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JP2018021351A - Construction management system, working machine and construction management method - Google Patents

Construction management system, working machine and construction management method Download PDF

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JP2018021351A JP2016152335A JP2016152335A JP2018021351A JP 2018021351 A JP2018021351 A JP 2018021351A JP 2016152335 A JP2016152335 A JP 2016152335A JP 2016152335 A JP2016152335 A JP 2016152335A JP 2018021351 A JP2018021351 A JP 2018021351A
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昭則 小野寺
健志 中村
Kenji Nakamura
健志 中村
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Kosuke Baba
康輔 馬場
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a construction management system which suppresses the elongation of a construction period, and can perform high-accuracy construction.SOLUTION: A construction management system comprises: a display control part for making a display device display two-dimensional data which are parallel with a reference face regulated at a construction object, and working machine display data indicating at least a part of a working machine which can excavate the construction object; an input excavation depth data acquisition part for acquiring input excavation depth data which are created by an operation of an input device; and a working machine control part for outputting a control signal for controlling the movement of the working machine with respect to a depth direction of the construction object which is orthogonal to the reference face on the basis of input excavation depth data.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、施工管理システム、作業機械、及び施工管理方法に関する。   The present invention relates to a construction management system, a work machine, and a construction management method.

施工対象の目標形状に基づいて、作業機械の運転者による操作装置の操作よりも優先して作業機を制御する技術が知られている。本明細書においては、作業機械の運転者による操作装置の操作よりも優先して作業機を制御することを、介入制御、と呼ぶこととする。   2. Description of the Related Art There is known a technique for controlling a work machine in preference to operation of an operation device by a work machine operator based on a target shape to be constructed. In the present specification, controlling the work machine in preference to the operation of the operating device by the operator of the work machine is referred to as intervention control.

国際公開第2014/167718号International Publication No. 2014/167718

建築現場の基礎工事において施工を実施する場合、作業者により掘削位置の基準をマーキングする作業及び掘削深さを確認する作業が実施される場合が多い。この場合、多数の作業者及び多大な労力が必要となる。施工対象の3次元設計データが作成され介入制御により施工が実施される場合、作業者の数は削減される。しかし、3次元設計データの作成には多大な労力及び長期の作成期間が必要となる。そのため、施工の開始時期の遅延がもたらされる可能性がある。また、建築現場において設計変更が生じた場合、3次元設計データの再作成が必要となる。この場合も、施工の遅延がもたらされ、工期が長期化してしまう可能性がある。   When construction is performed in the foundation work at a construction site, an operator often performs an operation of marking a reference of an excavation position and an operation of confirming an excavation depth. In this case, a large number of workers and a great deal of labor are required. When 3D design data to be constructed is created and construction is performed by intervention control, the number of workers is reduced. However, the creation of three-dimensional design data requires a great deal of labor and a long creation period. Therefore, there may be a delay in the start time of construction. In addition, when a design change occurs at a construction site, it is necessary to recreate the three-dimensional design data. In this case as well, the construction may be delayed and the construction period may be prolonged.

本発明の態様は、工期の長期化を抑制し高精度な施工を実施できる施工管理システム、作業機械、及び施工管理方法を提供することを目的とする。   An aspect of the present invention aims to provide a construction management system, a work machine, and a construction management method capable of suppressing the lengthening of the construction period and performing highly accurate construction.

本発明の第1の態様に従えば、施工対象に規定された基準面と平行な2次元設計データと前記施工対象を掘削可能な作業機の少なくとも一部を示す作業機表示データとを表示装置に表示させる表示制御部と、入力装置が操作されることにより生成された入力掘削深さデータを取得する入力掘削深さデータ取得部と、前記入力掘削深さデータに基づいて、前記基準面と直交する前記施工対象の深さ方向についての前記作業機の移動を制御する制御信号を出力する作業機制御部と、を備える施工管理システムが提供される。   According to the first aspect of the present invention, the display device displays two-dimensional design data parallel to the reference plane defined for the construction object and work machine display data indicating at least a part of the work machine capable of excavating the construction object. A display control unit to be displayed, an input excavation depth data acquisition unit that acquires input excavation depth data generated by operating the input device, and the reference plane based on the input excavation depth data There is provided a construction management system comprising: a work machine control unit that outputs a control signal for controlling movement of the work machine in a depth direction of the construction target that is orthogonal.

本発明の第2の態様に従えば、第1の態様の施工管理システムを備える作業機械が提供される。   According to the 2nd aspect of this invention, a working machine provided with the construction management system of a 1st aspect is provided.

本発明の第3の態様に従えば、施工対象に規定された基準面と平行な2次元設計データと前記施工対象を掘削可能な作業機の少なくとも一部を示す作業機表示データとを表示装置に表示させることと、入力装置が操作されることにより生成された入力掘削深さデータを取得することと、前記入力掘削深さデータに基づいて、前記基準面と直交する前記施工対象の深さ方向についての前記作業機の移動を制御する制御信号を出力することと、を含む施工管理方法が提供される。   According to the third aspect of the present invention, the display device displays two-dimensional design data parallel to the reference plane defined for the construction object and work machine display data indicating at least a part of the work machine capable of excavating the construction object. The input excavation depth data generated by operating the input device, and the depth of the construction object orthogonal to the reference plane based on the input excavation depth data Outputting a control signal for controlling the movement of the work implement with respect to a direction.

本発明の態様によれば、工期の長期化を抑制し高精度な施工を実施できる施工管理システム、作業機械、及び施工管理方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the aspect of this invention, the construction management system, work machine, and construction management method which can implement construction with high precision, suppressing the prolongation of a construction period are provided.

図1は、本実施形態に係る施工管理システムの一例を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a construction management system according to the present embodiment. 図2は、本実施形態に係る作業機械の一例を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a work machine according to the present embodiment. 図3は、本実施形態に係る作業機械の一例を模式的に示す側面図である。FIG. 3 is a side view schematically showing an example of the work machine according to the present embodiment. 図4は、本実施形態に係る作業機械の一例を模式的に示す背面図である。FIG. 4 is a rear view schematically showing an example of the work machine according to the present embodiment. 図5は、本実施形態に係る作業機械の一例を模式的に示す平面図である。FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of the work machine according to the present embodiment. 図6は、本実施形態に係る油圧システムの一例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a hydraulic system according to the present embodiment. 図7は、本実施形態に係る油圧システムの一例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a hydraulic system according to the present embodiment. 図8は、本実施形態に係る制御システムの一例を示す機能ブロック図である。FIG. 8 is a functional block diagram illustrating an example of a control system according to the present embodiment. 図9は、本実施形態に係る作業機械が施工する施工現場の一例を模式的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an example of a construction site constructed by the work machine according to the present embodiment. 図10は、本実施形態に係る施工管理方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the construction management method according to the present embodiment. 図11は、本実施形態に係る表示装置の一例を模式的に示す図である。FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an example of a display device according to the present embodiment. 図12は、本実施形態に係る2次元設計データの作成方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a method for creating two-dimensional design data according to the present embodiment.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The components of the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.

以下の説明においては、3次元のグローバル座標系(Xg,Yg,Zg)、及び3次元の車体座標系(Xm,Ym,Zm)を規定して、各部の位置関係について説明する。   In the following description, a three-dimensional global coordinate system (Xg, Yg, Zg) and a three-dimensional vehicle body coordinate system (Xm, Ym, Zm) will be defined and the positional relationship of each part will be described.

グローバル座標系とは、地球に固定された原点を基準とする座標系をいう。グローバル座標系は、GNSS(Global Navigation Satellite System)によって規定される座標系である。GNSSとは、全地球航法衛星システムをいう。全地球航法衛星システムの一例として、GPS(Global Positioning System)が挙げられる。GNSSは、複数の測位衛星を有する。GNSSは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。   The global coordinate system is a coordinate system based on the origin fixed on the earth. The global coordinate system is a coordinate system defined by GNSS (Global Navigation Satellite System). GNSS refers to the global navigation satellite system. An example of the global navigation satellite system is a GPS (Global Positioning System). The GNSS has a plurality of positioning satellites. The GNSS detects a position defined by latitude, longitude, and altitude coordinate data.

グローバル座標系は、水平面内のXg軸と、水平面内においてXg軸と直交するYg軸と、Xg軸及びYg軸と直交するZg軸とによって規定される。Xg軸と平行な方向をXg軸方向とし、Yg軸と平行な方向をYg軸方向とし、Zg軸と平行な方向をZg軸方向とする。また、Xg軸を中心とする回転又は傾斜方向をθXg方向とし、Yg軸を中心とする回転又は傾斜方向をθYg方向とし、Zg軸を中心とする回転又は傾斜方向をθZg方向とする。Zg軸方向は鉛直方向である。   The global coordinate system is defined by the Xg axis in the horizontal plane, the Yg axis orthogonal to the Xg axis in the horizontal plane, and the Zg axis orthogonal to the Xg axis and the Yg axis. The direction parallel to the Xg axis is the Xg axis direction, the direction parallel to the Yg axis is the Yg axis direction, and the direction parallel to the Zg axis is the Zg axis direction. Also, the rotation or tilt direction about the Xg axis is the θXg direction, the rotation or tilt direction about the Yg axis is the θYg direction, and the rotation or tilt direction about the Zg axis is the θZg direction. The Zg axis direction is the vertical direction.

車体座標系とは、作業機械に固定された原点を基準とする座標系をいう。   The vehicle body coordinate system is a coordinate system based on the origin fixed to the work machine.

車体座標系は、作業機械の車体に固定された原点を基準として一方向に延在するXm軸と、Xm軸と直交するYm軸と、Xm軸及びYm軸と直交するZm軸とによって規定される。Xm軸と平行な方向をXm軸方向とし、Ym軸と平行な方向をYm軸方向とし、Zm軸と平行な方向をZm軸方向とする。また、Xm軸を中心とする回転又は傾斜方向をθXm方向とし、Ym軸を中心とする回転又は傾斜方向をθYm方向とし、Zm軸を中心とする回転又は傾斜方向をθZm方向とする。Xm軸方向は作業機械の前後方向であり、Ym軸方向は作業機械の車幅方向であり、Zm軸方向は作業機械の上下方向である。   The vehicle body coordinate system is defined by an Xm axis extending in one direction with respect to the origin fixed to the vehicle body of the work machine, a Ym axis orthogonal to the Xm axis, and a Zm axis orthogonal to the Xm axis and the Ym axis. The The direction parallel to the Xm axis is the Xm axis direction, the direction parallel to the Ym axis is the Ym axis direction, and the direction parallel to the Zm axis is the Zm axis direction. Further, the rotation or tilt direction around the Xm axis is taken as the θXm direction, the rotation or tilt direction around the Ym axis is taken as the θYm direction, and the rotation or tilt direction around the Zm axis is taken as the θZm direction. The Xm-axis direction is the longitudinal direction of the work machine, the Ym-axis direction is the vehicle width direction of the work machine, and the Zm-axis direction is the vertical direction of the work machine.

第1実施形態.
[施工管理システム]
図1は、本実施形態に係る施工管理システム1000の一例を模式的に示す図である。施工管理システム1000は、サーバ2000を含み、施工現場3000の施工計画及び施工管理を実施する。施工現場3000において、作業機械100が稼働する。本実施形態において、施工現場3000は、建造物を建築する建築現場を含む。
First embodiment.
[Construction management system]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a construction management system 1000 according to the present embodiment. The construction management system 1000 includes a server 2000 and executes a construction plan and construction management for the construction site 3000. At the construction site 3000, the work machine 100 operates. In the present embodiment, the construction site 3000 includes a building site for building a building.

サーバ2000は、コンピュータシステムを含む。サーバ2000は、施工現場3000の作業機械100及び施工会社4000に設置されている情報端末4100とデータ通信可能である。サーバ2000と、施工現場3000の作業機械100と、施工会社4000の情報端末4100とは、通信回線5000を介してデータ通信可能である。通信回線5000は、インターネット、携帯電話通信網、及びローカルエリアネットワークの少なくとも一つを含む。   Server 2000 includes a computer system. Server 2000 is capable of data communication with work machine 100 at construction site 3000 and information terminal 4100 installed at construction company 4000. Server 2000, work machine 100 at construction site 3000, and information terminal 4100 at construction company 4000 can communicate data via communication line 5000. The communication line 5000 includes at least one of the Internet, a mobile phone communication network, and a local area network.

施工会社4000の情報端末4100は、例えばパーソナルコンピュータを含む。施工会社4000において、施工現場3000の設計図面が作成される。施工会社4000の作業者は、情報端末4100を使って、設計図面を作成する。施工会社4000において作成された設計図面を示す設計図面データは、通信回線5000を介してサーバ2000に送信される。   The information terminal 4100 of the construction company 4000 includes, for example, a personal computer. In the construction company 4000, a design drawing of the construction site 3000 is created. An operator of the construction company 4000 creates a design drawing using the information terminal 4100. The design drawing data indicating the design drawing created in the construction company 4000 is transmitted to the server 2000 via the communication line 5000.

[作業機械]
図2は、本実施形態に係る作業機械100の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、作業機械100が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明においては、作業機械100を適宜、油圧ショベル100、と称する。
[Work machine]
FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of the work machine 100 according to the present embodiment. In the present embodiment, an example in which the work machine 100 is a hydraulic excavator will be described. In the following description, the work machine 100 is appropriately referred to as a hydraulic excavator 100.

図2に示すように、油圧ショベル100は、油圧により作動する作業機1と、作業機1を支持する車体2と、車体2を支持する走行装置3と、作業機1を操作するための操作装置40と、作業機1を制御する制御装置50とを備える。車体2は、走行装置3に支持された状態で旋回軸RXを中心に旋回可能である。車体2は、走行装置3の上に配置される。以下の説明においては、車体2を適宜、上部旋回体2、と称し、走行装置3を適宜、下部走行体3、と称する。   As shown in FIG. 2, the excavator 100 includes a work machine 1 that is operated by hydraulic pressure, a vehicle body 2 that supports the work machine 1, a traveling device 3 that supports the vehicle body 2, and an operation for operating the work machine 1. The apparatus 40 and the control apparatus 50 which controls the working machine 1 are provided. The vehicle body 2 can turn around the turning axis RX while being supported by the traveling device 3. The vehicle body 2 is disposed on the traveling device 3. In the following description, the vehicle body 2 is appropriately referred to as the upper swing body 2, and the traveling device 3 is appropriately referred to as the lower traveling body 3.

上部旋回体2は、運転者が搭乗する運転室4と、エンジン及び油圧ポンプが収容される機械室5と、手すり6とを有する。運転室4は、運転者が着座する運転席4Sを有する。機械室5は、運転室4の後方に配置される。手すり6は、機械室5の前方に配置される。   The upper swing body 2 includes a driver's cab 4 in which a driver is boarded, a machine room 5 in which an engine and a hydraulic pump are accommodated, and a handrail 6. The cab 4 has a driver's seat 4S on which the driver is seated. The machine room 5 is disposed behind the cab 4. The handrail 6 is disposed in front of the machine room 5.

下部走行体3は、一対の履帯7を有する。履帯7の回転により、油圧ショベル100が走行する。なお、下部走行体3が車輪又はタイヤを有してもよい。   The lower traveling body 3 has a pair of crawler belts 7. The excavator 100 travels as the crawler belt 7 rotates. The lower traveling body 3 may have wheels or tires.

作業機1は、施工対象を掘削可能である。作業機1は、上部旋回体2に支持される。作業機1は、刃先10を有するバケット11と、バケット11に連結されるアーム12と、アーム12に連結されるブーム13とを有する。バケット11の刃先10は、バケット11に設けられた凸形状の刃の先端部でもよい。バケット11の刃先10は、バケット11に設けられたストレート形状の刃の先端部でもよい。   The work machine 1 can excavate a construction target. The work machine 1 is supported by the upper swing body 2. The work machine 1 includes a bucket 11 having a cutting edge 10, an arm 12 connected to the bucket 11, and a boom 13 connected to the arm 12. The cutting edge 10 of the bucket 11 may be the tip of a convex blade provided on the bucket 11. The blade tip 10 of the bucket 11 may be the tip of a straight blade provided in the bucket 11.

バケット11とアーム12とはバケットピンを介して連結される。バケット11は、回転軸AX1を中心に回転可能にアーム12に支持される。アーム12とブーム13とはアームピンを介して連結される。アーム12は、回転軸AX2を中心に回転可能にブーム13に支持される。ブーム13と上部旋回体2とはブームピンを介して連結される。ブーム13は、回転軸AX3を中心に回転可能に車体2に支持される。   Bucket 11 and arm 12 are connected via a bucket pin. The bucket 11 is supported by the arm 12 so as to be rotatable about the rotation axis AX1. The arm 12 and the boom 13 are connected via an arm pin. The arm 12 is supported by the boom 13 so as to be rotatable about the rotation axis AX2. The boom 13 and the upper swing body 2 are connected via a boom pin. The boom 13 is supported by the vehicle body 2 so as to be rotatable about the rotation axis AX3.

回転軸AX1と、回転軸AX2と、回転軸AX3とは、平行である。回転軸AX1,AX2,AX3と、旋回軸RXと平行な軸とは、直交する。車体座標系のYm軸は、回転軸AX1,AX2,AX3と平行である。車体座標系のXm軸は、回転軸AX1,AX2,AX3及び旋回軸RXの両方と直交する。車体座標系のZm軸は、旋回軸RXと平行である。運転席4Sに着座した運転者を基準として作業機1が存在する方向が前方である。   The rotation axis AX1, the rotation axis AX2, and the rotation axis AX3 are parallel to each other. The rotation axes AX1, AX2, AX3 are orthogonal to the axis parallel to the turning axis RX. The Ym axis of the vehicle body coordinate system is parallel to the rotation axes AX1, AX2, AX3. The Xm axis of the vehicle body coordinate system is orthogonal to both the rotation axes AX1, AX2, AX3 and the turning axis RX. The Zm axis of the vehicle body coordinate system is parallel to the turning axis RX. The direction in which the work implement 1 is present is based on the driver seated on the driver's seat 4S.

なお、バケット11は、チルトバケットでもよい。チルトバケットとは、バケットチルトシリンダの作動により、車幅方向にチルト傾斜可能なバケットである。傾斜地において油圧ショベル100が稼働する場合、バケット11が車幅方向にチルト傾斜することにより、斜面又は平地を自由に成形又は整地することができる。   The bucket 11 may be a tilt bucket. A tilt bucket is a bucket that can be tilted in the vehicle width direction by operation of a bucket tilt cylinder. When the excavator 100 operates on an inclined ground, the bucket 11 can be tilted or tilted in the vehicle width direction to freely shape or level the slope or flat ground.

操作装置40は、運転室4に配置される。操作装置40は、油圧ショベル100の運転者に操作される操作部材を含む。操作部材は、操作レバー又はジョイスティックを含む。操作部材が操作されることにより、作業機1が操作される。   The operating device 40 is disposed in the cab 4. The operation device 40 includes an operation member operated by a driver of the excavator 100. The operation member includes an operation lever or a joystick. The work implement 1 is operated by operating the operation member.

制御装置50は、コンピュータシステムを含む。制御装置50は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサと、ROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)のような記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。   The control device 50 includes a computer system. The control device 50 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and an input / output interface device.

図3は、本実施形態に係る油圧ショベル100を模式的に示す側面図である。図4は、本実施形態に係る油圧ショベル100を模式的に示す背面図である。図5は、本実施形態に係る油圧ショベル100を模式的に示す平面図である。   FIG. 3 is a side view schematically showing the excavator 100 according to the present embodiment. FIG. 4 is a rear view schematically showing the excavator 100 according to the present embodiment. FIG. 5 is a plan view schematically showing the excavator 100 according to the present embodiment.

図2及び図3に示すように、油圧ショベル100は、作業機1を駆動する油圧シリンダ20を有する。油圧シリンダ20は、作動油によって駆動される。油圧シリンダ20は、バケット11を駆動するバケットシリンダ21と、アーム12を駆動するアームシリンダ22と、ブーム13を駆動するブームシリンダ23とを含む。   As shown in FIGS. 2 and 3, the excavator 100 includes a hydraulic cylinder 20 that drives the work machine 1. The hydraulic cylinder 20 is driven by hydraulic oil. The hydraulic cylinder 20 includes a bucket cylinder 21 that drives the bucket 11, an arm cylinder 22 that drives the arm 12, and a boom cylinder 23 that drives the boom 13.

図3に示すように、油圧ショベル100は、バケットシリンダ21に配置されたバケットシリンダストロークセンサ14と、アームシリンダ22に配置されたアームシリンダストロークセンサ15と、ブームシリンダ23に配置されたブームシリンダストロークセンサ16とを有する。バケットシリンダストロークセンサ14は、バケットシリンダ21のストローク長であるバケットシリンダ長を検出する。アームシリンダストロークセンサ15は、アームシリンダ22のストローク長であるアームシリンダ長を検出する。ブームシリンダストロークセンサ16は、ブームシリンダ23のストローク長であるブームシリンダ長を検出する。   As shown in FIG. 3, the excavator 100 includes a bucket cylinder stroke sensor 14 disposed in the bucket cylinder 21, an arm cylinder stroke sensor 15 disposed in the arm cylinder 22, and a boom cylinder stroke disposed in the boom cylinder 23. Sensor 16. The bucket cylinder stroke sensor 14 detects the bucket cylinder length that is the stroke length of the bucket cylinder 21. The arm cylinder stroke sensor 15 detects an arm cylinder length which is a stroke length of the arm cylinder 22. The boom cylinder stroke sensor 16 detects the boom cylinder length that is the stroke length of the boom cylinder 23.

本実施形態において、グローバル座標系で規定される上部旋回体2の位置が検出される。また、車体座標系で規定されるバケット11の位置及びグローバル座標系で規定されるバケット11の位置が検出される。   In the present embodiment, the position of the upper swing body 2 defined by the global coordinate system is detected. Further, the position of the bucket 11 defined by the vehicle body coordinate system and the position of the bucket 11 defined by the global coordinate system are detected.

本実施形態において、車体座標系の原点は、上部旋回体2に規定される。車体座標系の原点は、例えば上部旋回体2のスイングサークルの中心である。スイングサークルの中心は、上部旋回体2の旋回軸RXに存在する。車体座標系のZm軸は、上部旋回体2の旋回軸RXと一致する。Xm軸方向は、上部旋回体2の前後方向である。Ym軸方向は、上部旋回体2の車幅方向である。Zm軸方向は、上部旋回体2の上下方向である。   In the present embodiment, the origin of the vehicle body coordinate system is defined by the upper swing body 2. The origin of the vehicle body coordinate system is, for example, the center of the swing circle of the upper swing body 2. The center of the swing circle exists on the swing axis RX of the upper swing body 2. The Zm axis of the vehicle body coordinate system coincides with the turning axis RX of the upper turning body 2. The Xm axis direction is the front-rear direction of the upper swing body 2. The Ym axis direction is the vehicle width direction of the upper swing body 2. The Zm-axis direction is the vertical direction of the upper swing body 2.

図3、図4、及び図5に示すように、油圧ショベル100は、上部旋回体2の位置を検出する位置検出装置30を備える。位置検出装置30は、グローバル座標系で規定される上部旋回体2の位置を検出する車体位置検出器31と、上部旋回体2の姿勢を検出する姿勢検出器32と、上部旋回体2の方位を検出する方位検出器33とを含む。   As shown in FIGS. 3, 4, and 5, the excavator 100 includes a position detection device 30 that detects the position of the upper swing body 2. The position detection device 30 includes a vehicle body position detector 31 that detects the position of the upper swing body 2 defined by the global coordinate system, an attitude detector 32 that detects the attitude of the upper swing body 2, and the orientation of the upper swing body 2. And an orientation detector 33 for detecting.

車体位置検出器31は、GPS受信機を含む。車体位置検出器31は、グローバル座標系で規定される上部旋回体2の3次元位置を検出する。車体位置検出器31は、上部旋回体2のXg軸方向の座標データ、Yg軸方向の座標データ、及びZg軸方向の座標データを検出する。   The vehicle body position detector 31 includes a GPS receiver. The vehicle body position detector 31 detects the three-dimensional position of the upper swing body 2 defined by the global coordinate system. The vehicle body position detector 31 detects coordinate data in the Xg-axis direction, coordinate data in the Yg-axis direction, and coordinate data in the Zg-axis direction of the upper swing body 2.

上部旋回体2に複数のGPSアンテナ31Aが設けられる。GPSアンテナ31Aは、上部旋回体2の手すり6に設けられる。なお、GPSアンテナ31Aは、機械室5の後方に配置されたカウンタウェイトに配置されてもよい。GPSアンテナ31Aは、GPS衛星から電波を受信して、受信した電波に基づく信号を車体位置検出器31に出力する。車体位置検出器31は、GPSアンテナ31Aから供給された信号に基づいて、グローバル座標系で規定されるGPSアンテナ31Aの絶対位置を検出する。車体位置検出器31は、GPSアンテナ31Aの絶対位置に基づいて、上部旋回体2の絶対位置を検出する。   A plurality of GPS antennas 31 </ b> A are provided on the upper swing body 2. The GPS antenna 31 </ b> A is provided on the handrail 6 of the upper swing body 2. Note that the GPS antenna 31 </ b> A may be disposed on a counterweight disposed behind the machine room 5. The GPS antenna 31 </ b> A receives a radio wave from a GPS satellite and outputs a signal based on the received radio wave to the vehicle body position detector 31. The vehicle body position detector 31 detects the absolute position of the GPS antenna 31A defined by the global coordinate system based on the signal supplied from the GPS antenna 31A. The vehicle body position detector 31 detects the absolute position of the upper swing body 2 based on the absolute position of the GPS antenna 31A.

GPSアンテナ31Aは、車幅方向に2つ設けられる。車体位置検出器31は、一方のGPSアンテナ31Aの絶対位置及び他方のGPSアンテナ31Aの絶対位置のそれぞれを検出する。車体位置検出器31Aは、一方のGPSアンテナ31Aの絶対位置と他方のGPSアンテナ31Aの絶対位置とに基づいて演算処理を実施して、上部旋回体2の絶対位置及び方位を検出する。本実施形態において、上部旋回体2の絶対位置は、一方のGPSアンテナ31Aの絶対位置である。なお、上部旋回体2の絶対位置は、他方のGPSアンテナ31Aの絶対位置でもよいし、一方のGPSアンテナ31Aの絶対位置と他方のGPSアンテナ31Aの絶対位置との間の位置でもよい。   Two GPS antennas 31A are provided in the vehicle width direction. The vehicle body position detector 31 detects the absolute position of one GPS antenna 31A and the absolute position of the other GPS antenna 31A. The vehicle body position detector 31A performs arithmetic processing based on the absolute position of one GPS antenna 31A and the absolute position of the other GPS antenna 31A, and detects the absolute position and direction of the upper swing body 2. In the present embodiment, the absolute position of the upper swing body 2 is the absolute position of one GPS antenna 31A. The absolute position of the upper swing body 2 may be the absolute position of the other GPS antenna 31A, or may be a position between the absolute position of one GPS antenna 31A and the absolute position of the other GPS antenna 31A.

姿勢検出器32は、慣性計測装置(Inertial Measurement Unit:IMU)を含む。姿勢検出器32は、上部旋回体2に設けられる。姿勢検出器32は、運転室4の下部に配置される。姿勢検出器32は、水平面(XgYg平面)に対する上部旋回体2の傾斜角度を検出する。水平面に対する上部旋回体2の傾斜角度は、Ym軸方向(車幅方向)における上部旋回体2の傾斜角度を示すロール角θaと、Xm軸方向(前後方向)における上部旋回体2の傾斜角度を示すピッチ角θbと、を含む。   The attitude detector 32 includes an inertial measurement unit (Inertial Unit: IMU). The attitude detector 32 is provided on the upper swing body 2. The attitude detector 32 is disposed below the cab 4. The attitude detector 32 detects the inclination angle of the upper swing body 2 with respect to the horizontal plane (XgYg plane). The tilt angle of the upper swing body 2 with respect to the horizontal plane is determined by the roll angle θa indicating the tilt angle of the upper swing body 2 in the Ym axis direction (vehicle width direction) and the tilt angle of the upper swing body 2 in the Xm axis direction (front-rear direction). Pitch angle θb shown.

方位検出器33は、一方のGPSアンテナ31Aの絶対位置と他方のGPSアンテナ31Aの絶対位置とに基づいて、グローバル座標系で規定される基準方位に対する上部旋回体2の方位を検出する。基準方位は、例えば北である。方位検出器33は、一方のGPSアンテナ31Aの絶対位置と他方のGPSアンテナ31Aの絶対位置とに基づいて演算処理を実施して、基準方位に対する上部旋回体2の方位を検出する。方位検出器33は、一方のGPSアンテナ31Aの絶対位置と他方のGPSアンテナ31Aの絶対位置とを結ぶ直線を算出し、算出した直線と基準方位とがなす角度に基づいて、基準方位に対する上部旋回体2の方位を検出する。基準方位に対する上部旋回体2の方位は、基準方位と上部旋回体2の方位とがなす角度を示すヨー角(方位角)θcを含む。   The azimuth detector 33 detects the azimuth of the upper swing body 2 with respect to a reference azimuth defined in the global coordinate system based on the absolute position of one GPS antenna 31A and the absolute position of the other GPS antenna 31A. The reference orientation is, for example, north. The direction detector 33 performs arithmetic processing based on the absolute position of the one GPS antenna 31A and the absolute position of the other GPS antenna 31A, and detects the direction of the upper swing body 2 with respect to the reference direction. The azimuth detector 33 calculates a straight line connecting the absolute position of the one GPS antenna 31A and the absolute position of the other GPS antenna 31A, and based on the angle formed by the calculated straight line and the reference azimuth, turns upward with respect to the reference azimuth. The orientation of the body 2 is detected. The azimuth of the upper swing body 2 with respect to the reference azimuth includes a yaw angle (azimuth angle) θc indicating an angle formed by the reference azimuth and the azimuth of the upper swing body 2.

なお、方位検出器33は、位置検出装置30とは別の装置でもよい。方位検出器33は、磁気センサを用いて上部旋回体2の方位を検出してもよい。   The orientation detector 33 may be a device different from the position detection device 30. The orientation detector 33 may detect the orientation of the upper swing body 2 using a magnetic sensor.

油圧ショベル100は、車体座標系における作業機1の位置を検出する作業機位置検出器34を備える。作業機位置検出器34は、車体座標系における上部旋回体2の原点に対するバケット11の刃先10の相対位置を検出する。   The excavator 100 includes a work implement position detector 34 that detects the position of the work implement 1 in the vehicle body coordinate system. The work machine position detector 34 detects the relative position of the blade edge 10 of the bucket 11 with respect to the origin of the upper swing body 2 in the vehicle body coordinate system.

本実施形態において、作業機位置検出器34は、バケットシリンダストロークセンサ14の検出結果と、アームシリンダストロークセンサ15の検出結果と、ブームシリンダストロークセンサ16の検出結果と、バケット11の長さL1と、アーム12の長さL2と、ブーム13の長さL3とに基づいて、上部旋回体2の原点に対するバケット11の刃先10の相対位置を算出する。   In the present embodiment, the work machine position detector 34 includes a detection result of the bucket cylinder stroke sensor 14, a detection result of the arm cylinder stroke sensor 15, a detection result of the boom cylinder stroke sensor 16, and a length L 1 of the bucket 11. Based on the length L2 of the arm 12 and the length L3 of the boom 13, the relative position of the cutting edge 10 of the bucket 11 with respect to the origin of the upper swing body 2 is calculated.

作業機位置検出器34は、バケットシリンダストロークセンサ14で検出されたバケットシリンダ長に基づいて、アーム12に対するバケット11の刃先10の傾斜角αを算出する。作業機位置検出器34は、アームシリンダストロークセンサ15で検出されたアームシリンダ長に基づいて、ブーム13に対するアーム12の傾斜角βを算出する。作業機位置検出器34は、ブームシリンダストロークセンサ16で検出されたブームシリンダ長に基づいて、上部旋回体2のZ軸に対するブーム13の傾斜角γを算出する。   The work machine position detector 34 calculates the inclination angle α of the blade edge 10 of the bucket 11 with respect to the arm 12 based on the bucket cylinder length detected by the bucket cylinder stroke sensor 14. The work machine position detector 34 calculates the inclination angle β of the arm 12 with respect to the boom 13 based on the arm cylinder length detected by the arm cylinder stroke sensor 15. The work machine position detector 34 calculates the inclination angle γ of the boom 13 with respect to the Z axis of the upper swing body 2 based on the boom cylinder length detected by the boom cylinder stroke sensor 16.

バケット11の長さL1は、バケット11の刃先10と回転軸AX1(バケットピン)との距離である。アーム12の長さL2は、回転軸AX1(バケットピン)と回転軸AX2(アームピン)との距離である。ブーム13の長さL3は、回転軸AX2(アームピン)と回転軸AX3(ブームピン)との距離である。   The length L1 of the bucket 11 is the distance between the blade edge 10 of the bucket 11 and the rotation axis AX1 (bucket pin). The length L2 of the arm 12 is a distance between the rotation axis AX1 (bucket pin) and the rotation axis AX2 (arm pin). The length L3 of the boom 13 is a distance between the rotation axis AX2 (arm pin) and the rotation axis AX3 (boom pin).

作業機位置検出器34は、傾斜角α、傾斜角β、傾斜角γ、長さL1、長さL2、及び長さL3に基づいて、上部旋回体2の原点に対するバケット11の刃先10の相対位置を算出する。   The work machine position detector 34 is based on the inclination angle α, the inclination angle β, the inclination angle γ, the length L1, the length L2, and the length L3, relative to the origin of the upper swing body 2 of the cutting edge 10 of the bucket 11. Calculate the position.

また、作業機位置検出器34は、グローバル座標系における作業機11の位置を検出する。作業機位置検出器34は、グローバル座標系におけるバケット11の刃先10の位置を検出する。刃先検出器34は、位置検出装置30で検出された上部旋回体2の絶対位置と、上部旋回体2の原点とバケット11の刃先10との相対位置とに基づいて、バケット11の刃先10の絶対位置を算出する。上部旋回体2の絶対位置と上部旋回体2の原点との相対位置は、油圧ショベル100の諸元データから導出される既知データである。したがって、作業機位置検出器34は、上部旋回体2の絶対位置と、上部旋回体2の原点とバケット11の刃先10との相対位置と、油圧ショベル100の諸元データとに基づいて、バケット11の刃先10の絶対位置を算出可能である。   The work machine position detector 34 detects the position of the work machine 11 in the global coordinate system. The work machine position detector 34 detects the position of the blade edge 10 of the bucket 11 in the global coordinate system. The blade edge detector 34 is based on the absolute position of the upper swing body 2 detected by the position detection device 30 and the relative position between the origin of the upper swing body 2 and the blade edge 10 of the bucket 11. Calculate the absolute position. The relative position between the absolute position of the upper swing body 2 and the origin of the upper swing body 2 is known data derived from the specification data of the excavator 100. Therefore, the work implement position detector 34 is based on the absolute position of the upper swing body 2, the relative position between the origin of the upper swing body 2 and the blade tip 10 of the bucket 11, and the specification data of the excavator 100. The absolute position of the eleven cutting edges 10 can be calculated.

なお、作業機位置検出器34は、ポテンショメータ傾斜計のような角度センサを含んでもよい。その角度センサが、バケット11の傾斜角α、アーム12の傾斜角β、及びブーム13の傾斜角γを検出してもよい。   The work machine position detector 34 may include an angle sensor such as a potentiometer inclinometer. The angle sensor may detect the inclination angle α of the bucket 11, the inclination angle β of the arm 12, and the inclination angle γ of the boom 13.

[介入制御]
本実施形態において、制御装置50は、油圧ショベル100の運転者による操作装置40の操作よりも優先して作業機1を制御する介入制御を実施する。制御装置50は、例えばPI制御(proportional-integral control)によって作業機1を介入制御する。介入制御においてはバケット11の位置が制御される。
[Intervention control]
In the present embodiment, the control device 50 performs intervention control for controlling the work machine 1 with priority over the operation of the operation device 40 by the driver of the excavator 100. The control device 50 performs intervention control of the work machine 1 by PI control (proportional-integral control), for example. In the intervention control, the position of the bucket 11 is controlled.

操作装置40が操作されることにより、バケット11のダンプ動作、バケット11の掘削動作、アーム12のダンプ動作、アーム12の掘削動作、ブーム13の上げ動作、及びブーム13の下げ動作が実行される。   By operating the operating device 40, the dumping operation of the bucket 11, the excavating operation of the bucket 11, the dumping operation of the arm 12, the excavating operation of the arm 12, the raising operation of the boom 13, and the lowering operation of the boom 13 are executed. .

本実施形態において、操作装置40は、運転席4Sに着座した運転者の右側に配置される右操作レバーと、左側に配置される左操作レバーとを含む。右操作レバーが前後方向に動かされると、ブーム13は下げ動作及び上げ動作を行う。右操作レバーが左右方向(車幅方向)に動かされると、バケット11は掘削動作及びダンプ動作を行う。左操作レバーが前後方向に動かされると、アーム12はダンプ動作及び掘削動作を行う。左操作レバーが左右方向に動かされると、上部旋回体2は左旋回及び右旋回する。なお、左操作レバーが前後方向に動かされた場合に上部旋回体2が右旋回及び左旋回し、左操作レバーが左右方向に動かされた場合にアーム12がダンプ動作及び掘削動作を行ってもよい。   In the present embodiment, the operation device 40 includes a right operation lever disposed on the right side of the driver seated on the driver's seat 4S and a left operation lever disposed on the left side. When the right operation lever is moved in the front-rear direction, the boom 13 performs a lowering operation and a raising operation. When the right operation lever is moved in the left-right direction (vehicle width direction), the bucket 11 performs excavation operation and dump operation. When the left operating lever is moved in the front-rear direction, the arm 12 performs a dumping operation and an excavating operation. When the left operating lever is moved in the left-right direction, the upper swing body 2 turns left and right. Even if the upper swing body 2 turns right and left when the left operation lever is moved in the front-rear direction, and the arm 12 performs dumping operation and excavation operation when the left operation lever is moved left and right. Good.

介入制御においては、バケット11及びアーム12は、運転者による操作装置40の操作に基づいて駆動される。ブーム13は、運転者による操作装置40の操作及び制御装置50による制御の少なくとも一方に基づいて駆動される。   In the intervention control, the bucket 11 and the arm 12 are driven based on the operation of the operation device 40 by the driver. The boom 13 is driven based on at least one of the operation of the operation device 40 by the driver and the control by the control device 50.

施工対象を掘削する場合、バケット11及びアーム12は掘削動作される。制御装置50は、操作装置40の操作によりバケット11及びアーム12が掘削動作されている状態で、バケット11の刃先10が目標位置に配置されるように、ブーム10の動きに介入する制御を行う。例えば、制御装置50は、バケット11及びアーム12が掘削動作されている状態で、ブーム13が上げ動作するように、ブームシリンダ23を制御する。   When excavating a construction target, the bucket 11 and the arm 12 are excavated. The control device 50 performs control to intervene in the movement of the boom 10 so that the blade edge 10 of the bucket 11 is disposed at the target position in a state where the bucket 11 and the arm 12 are excavated by operation of the operation device 40. . For example, the control device 50 controls the boom cylinder 23 so that the boom 13 moves up while the bucket 11 and the arm 12 are excavated.

[油圧システム]
次に、本実施形態に係る油圧システム300の一例について説明する。バケットシリンダ21、アームシリンダ22、及びブームシリンダ23を含む油圧シリンダ20は、油圧システム300により作動する。油圧シリンダ20は、操作装置40により操作される。
[Hydraulic system]
Next, an example of the hydraulic system 300 according to the present embodiment will be described. The hydraulic cylinder 20 including the bucket cylinder 21, the arm cylinder 22, and the boom cylinder 23 is operated by a hydraulic system 300. The hydraulic cylinder 20 is operated by the operating device 40.

本実施形態において、操作装置40は、パイロット圧方式の操作装置である。以下の説明においては、油圧シリンダ20(バケットシリンダ21、アームシリンダ22、及びブームムシリンダ23)を作動するためにその油圧シリンダ20に供給される油を適宜、作動油、と称する。方向制御弁41により、油圧シリンダ20に対する作動油の供給量が調整される。方向制御弁41は、供給される油によって作動する。以下の説明においては、方向制御弁41を作動するためにその方向制御弁41に供給される油を適宜、パイロット油、と称する。また、パイロット油の圧力を適宜、パイロット圧、と称する。   In the present embodiment, the operating device 40 is a pilot pressure type operating device. In the following description, the oil supplied to the hydraulic cylinder 20 for operating the hydraulic cylinder 20 (the bucket cylinder 21, the arm cylinder 22, and the boom cylinder 23) is appropriately referred to as hydraulic oil. The direction control valve 41 adjusts the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 20. The direction control valve 41 is operated by the supplied oil. In the following description, the oil supplied to the direction control valve 41 for operating the direction control valve 41 is appropriately referred to as pilot oil. The pressure of the pilot oil is appropriately referred to as pilot pressure.

図6は、アームシリンダ22を作動する油圧システム300の一例を示す模式図である。操作装置40の操作により、アーム12は、掘削動作及びダンプ動作の2種類の動作を実行する。アームシリンダ22が伸びることにより、アーム12が掘削動作し、アームシリンダ22が縮むことにより、アーム12がダンプ動作する。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a hydraulic system 300 that operates the arm cylinder 22. The operation of the operation device 40 causes the arm 12 to perform two types of operations, an excavation operation and a dump operation. When the arm cylinder 22 is extended, the arm 12 is excavated, and when the arm cylinder 22 is contracted, the arm 12 is dumped.

油圧システム300は、方向制御弁41を介してアームシリンダ22に作動油を供給する可変容量型のメイン油圧ポンプ42と、パイロット油を供給するパイロット圧ポンプ43と、方向制御弁41に対するパイロット圧を調整する操作装置40と、パイロット油が流れる油路44A,44Bと、油路44A,44Bに配置された圧力センサ46A,46Bと、制御装置50とを備える。メイン油圧ポンプ42は、図示しないエンジン等の原動機により駆動する。   The hydraulic system 300 includes a variable displacement main hydraulic pump 42 that supplies hydraulic oil to the arm cylinder 22 via the direction control valve 41, a pilot pressure pump 43 that supplies pilot oil, and a pilot pressure for the direction control valve 41. An operating device 40 to be adjusted, oil passages 44A and 44B through which pilot oil flows, pressure sensors 46A and 46B disposed in the oil passages 44A and 44B, and a control device 50 are provided. The main hydraulic pump 42 is driven by a prime mover such as an engine (not shown).

方向制御弁41は、作動油が流れる方向を制御する。メイン油圧ポンプ42から供給された作動油は、方向制御弁41を介して、アームシリンダ22に供給される。方向制御弁41は、ロッド状のスプールを動かして作動油が流れる方向を切り替えるスプール方式である。スプールが軸方向に移動することにより、アームシリンダ22のキャップ側油室20A(油路47A)に対する作動油の供給と、ロッド側油室20B(油路47B)に対する作動油の供給とが切り替わる。なお、キャップ側油室20Aとは、シリンダヘッドカバーとピストンとの間の空間である。ロッド側油室20Bとは、ピストンロッドが配置される空間である。また、スプールが軸方向に移動することにより、アームシリンダ22に対する作動油の供給量(単位時間当たりの供給量)が調整される。アームシリンダ22に対する作動油の供給量が調整されることにより、シリンダ速度が調整される。   The direction control valve 41 controls the direction in which the hydraulic oil flows. The hydraulic oil supplied from the main hydraulic pump 42 is supplied to the arm cylinder 22 via the direction control valve 41. The direction control valve 41 is a spool system that moves the rod-shaped spool to switch the direction in which the hydraulic oil flows. When the spool moves in the axial direction, the supply of hydraulic oil to the cap side oil chamber 20A (oil passage 47A) of the arm cylinder 22 and the supply of hydraulic oil to the rod side oil chamber 20B (oil passage 47B) are switched. The cap side oil chamber 20A is a space between the cylinder head cover and the piston. The rod side oil chamber 20B is a space in which the piston rod is disposed. Further, the supply amount of hydraulic oil (supply amount per unit time) to the arm cylinder 22 is adjusted by moving the spool in the axial direction. The cylinder speed is adjusted by adjusting the amount of hydraulic oil supplied to the arm cylinder 22.

方向制御弁41は、操作装置40によって操作される。パイロット圧ポンプ43から送出されたパイロット油が操作装置40に供給される。なお、メイン油圧ポンプ42から送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が操作装置40に供給されてもよい。操作装置40は、パイロット圧調整弁を含む。操作装置40の操作量に基づいて、パイロット圧が調整される。そのパイロット圧によって、方向制御弁41が駆動される。操作装置40によりパイロット圧が調整されることによって、軸方向に関するスプールの移動量及び移動速度が調整される。   The direction control valve 41 is operated by the operating device 40. Pilot oil delivered from the pilot pressure pump 43 is supplied to the operating device 40. Note that pilot oil sent from the main hydraulic pump 42 and decompressed by the pressure reducing valve may be supplied to the operating device 40. The operating device 40 includes a pilot pressure adjustment valve. The pilot pressure is adjusted based on the operation amount of the operating device 40. The direction control valve 41 is driven by the pilot pressure. By adjusting the pilot pressure by the operating device 40, the moving amount and moving speed of the spool in the axial direction are adjusted.

方向制御弁41は、第1受圧室及び第2受圧室を有する。油路44Aのパイロット圧によってスプールが駆動し、第1受圧室がメイン油圧ポンプ42と接続され、第1受圧室に作動油が供給される。油路44Bのパイロット圧によってスプールが駆動し、第2受圧室がメイン油圧ポンプ42と接続され、第2受圧室に作動油が供給される。   The direction control valve 41 has a first pressure receiving chamber and a second pressure receiving chamber. The spool is driven by the pilot pressure in the oil passage 44A, the first pressure receiving chamber is connected to the main hydraulic pump 42, and hydraulic oil is supplied to the first pressure receiving chamber. The spool is driven by the pilot pressure in the oil passage 44B, the second pressure receiving chamber is connected to the main hydraulic pump 42, and hydraulic oil is supplied to the second pressure receiving chamber.

圧力センサ46Aは、油路44Aのパイロット圧を検出する。圧力センサ46Bは、油路44Bのパイロット圧を検出する。圧力センサ46A,46Bの検出信号は、制御装置50に出力される。   The pressure sensor 46A detects the pilot pressure in the oil passage 44A. The pressure sensor 46B detects the pilot pressure in the oil passage 44B. Detection signals from the pressure sensors 46A and 46B are output to the control device 50.

操作装置40の操作レバーが中立位置より一方側に動かされると、その操作レバーの操作量に応じたパイロット圧が方向制御弁41のスプールの第1受圧室に作用する。操作装置40の操作レバーが中立位置より他方側に動かされると、その操作レバーの操作量に応じたパイロット圧が方向制御弁41のスプールの第2受圧室に作用する。   When the operating lever of the operating device 40 is moved to one side from the neutral position, the pilot pressure corresponding to the operating amount of the operating lever acts on the first pressure receiving chamber of the spool of the direction control valve 41. When the operating lever of the operating device 40 is moved from the neutral position to the other side, the pilot pressure corresponding to the operating amount of the operating lever acts on the second pressure receiving chamber of the spool of the direction control valve 41.

方向制御弁41のスプールは、操作装置40によって調整されたパイロット圧に応じた距離だけ動く。例えば、第1受圧室にパイロット圧が作用することにより、アームシリンダ22のキャップ側油室20Aにメイン油圧ポンプ42からの作動油が供給され、アームシリンダ22が伸びる。アームシリンダ22が伸びると、アーム12は掘削動作する。第2受圧室にパイロット圧が作用することにより、アームシリンダ22のロッド側油室20Bに、メイン油圧ポンプ42からの作動油が供給され、アームシリンダ22が縮む。アームシリンダ22が縮むと、アーム12はダンプ動作する。方向制御弁41のスプールの移動量に基づいて、メイン油圧ポンプ42から方向制御弁41を介してアームシリンダ22に供給される単位時間当たりの作動油の供給量が調整される。単位時間当たりの作動油の供給量が調整されることによって、シリンダ速度が調整される。   The spool of the directional control valve 41 moves by a distance corresponding to the pilot pressure adjusted by the operating device 40. For example, when the pilot pressure acts on the first pressure receiving chamber, hydraulic oil from the main hydraulic pump 42 is supplied to the cap-side oil chamber 20A of the arm cylinder 22 and the arm cylinder 22 extends. When the arm cylinder 22 is extended, the arm 12 is excavated. When the pilot pressure acts on the second pressure receiving chamber, the hydraulic oil from the main hydraulic pump 42 is supplied to the rod side oil chamber 20B of the arm cylinder 22 and the arm cylinder 22 is contracted. When the arm cylinder 22 contracts, the arm 12 performs a dumping operation. Based on the amount of movement of the spool of the direction control valve 41, the amount of hydraulic oil supplied per unit time supplied from the main hydraulic pump 42 to the arm cylinder 22 via the direction control valve 41 is adjusted. The cylinder speed is adjusted by adjusting the amount of hydraulic oil supplied per unit time.

バケットシリンダ21を作動する油圧システム300は、アームシリンダ22を作動する油圧システム300と同様の構成である。操作装置40の操作により、バケット11は、掘削動作及びダンプ動作の2種類の動作を実行する。バケットシリンダ21が伸びることにより、バケット11が掘削動作し、バケットシリンダ21が縮むことにより、バケット11がダンプ動作する。バケットシリンダ21を作動する油圧システム300についての詳細な説明は省略する。   The hydraulic system 300 that operates the bucket cylinder 21 has the same configuration as the hydraulic system 300 that operates the arm cylinder 22. By the operation of the operation device 40, the bucket 11 performs two types of operations, an excavation operation and a dump operation. When the bucket cylinder 21 extends, the bucket 11 excavates, and when the bucket cylinder 21 contracts, the bucket 11 dumps. A detailed description of the hydraulic system 300 that operates the bucket cylinder 21 will be omitted.

図7は、ブームシリンダ23を作動する油圧システム300の一例を示す模式図である。操作装置40の操作により、ブーム13は、上げ動作及び下げ動作の2種類の動作を実行する。方向制御弁41は、第1受圧室及び第2受圧室を有する。油路44Aのパイロット圧によってスプールが駆動し、第1受圧室がメイン油圧ポンプ42と接続され、第1受圧室に作動油が供給される。油路44Bのパイロット圧によってスプールが駆動し、第2受圧室がメイン油圧ポンプ42と接続され、第2受圧室に作動油が供給される。メイン油圧ポンプ42から供給された作動油は、方向制御弁41を介して、ブームシリンダ23に供給される。方向制御弁41のスプールが軸方向に移動することにより、ブームシリンダ23のキャップ側油室20A(油路47B)に対する作動油の供給と、ロッド側油室20B(油路47A)に対する作動油の供給とが切り替わる。第1受圧室に作動油が供給された場合、油路47Aを介してロッド側油室20Bに作動油が供給されてブームシリンダ13が縮むことにより、ブーム13が下げ動作する。第2受圧室に作動油が供給された場合、油路47Bを介してキャップ側油室20Aに作動油が供給されてブームシリンダ13が伸びることにより、ブーム13が上げ動作する。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a hydraulic system 300 that operates the boom cylinder 23. By operating the operating device 40, the boom 13 performs two types of operations, a raising operation and a lowering operation. The direction control valve 41 has a first pressure receiving chamber and a second pressure receiving chamber. The spool is driven by the pilot pressure in the oil passage 44A, the first pressure receiving chamber is connected to the main hydraulic pump 42, and hydraulic oil is supplied to the first pressure receiving chamber. The spool is driven by the pilot pressure in the oil passage 44B, the second pressure receiving chamber is connected to the main hydraulic pump 42, and hydraulic oil is supplied to the second pressure receiving chamber. The hydraulic oil supplied from the main hydraulic pump 42 is supplied to the boom cylinder 23 via the direction control valve 41. When the spool of the direction control valve 41 moves in the axial direction, hydraulic oil is supplied to the cap side oil chamber 20A (oil passage 47B) of the boom cylinder 23 and hydraulic oil is supplied to the rod side oil chamber 20B (oil passage 47A). Supply is switched. When the hydraulic oil is supplied to the first pressure receiving chamber, the hydraulic oil is supplied to the rod-side oil chamber 20B via the oil passage 47A and the boom cylinder 13 is contracted, so that the boom 13 is lowered. When hydraulic oil is supplied to the second pressure receiving chamber, the hydraulic oil is supplied to the cap-side oil chamber 20A via the oil passage 47B, and the boom cylinder 13 extends, whereby the boom 13 is raised.

図7に示すように、ブームシリンダ23を作動する油圧システム300は、メイン油圧ポンプ42と、パイロット圧ポンプ43と、方向制御弁41と、方向制御弁41に対するパイロット圧を調整する操作装置40と、パイロット油が流れる油路44A,44B,44Cと、油路44A,44B,44Cに配置された制御弁45A,45B,45Cと、油路44A,44B,44Cに配置された圧力センサ46A,46Bと、制御弁45A,45B,45Cを制御する制御装置50とを備える。   As shown in FIG. 7, the hydraulic system 300 that operates the boom cylinder 23 includes a main hydraulic pump 42, a pilot pressure pump 43, a direction control valve 41, and an operating device 40 that adjusts the pilot pressure for the direction control valve 41. The oil passages 44A, 44B, 44C through which the pilot oil flows, the control valves 45A, 45B, 45C disposed in the oil passages 44A, 44B, 44C, and the pressure sensors 46A, 46B disposed in the oil passages 44A, 44B, 44C. And a control device 50 for controlling the control valves 45A, 45B, 45C.

制御弁45A,45B,45Cは、電磁比例制御弁である。制御弁45A,45B,45Cは、制御装置50からの制御信号に基づいて、パイロット圧を調整する。制御弁45Aは、油路44Aのパイロット圧を調整する。制御弁45Bは、油路44Bのパイロット圧を調整する。制御弁45Cは、油路44Cのパイロット圧を調整する。   The control valves 45A, 45B, and 45C are electromagnetic proportional control valves. The control valves 45A, 45B, 45C adjust the pilot pressure based on the control signal from the control device 50. The control valve 45A adjusts the pilot pressure in the oil passage 44A. The control valve 45B adjusts the pilot pressure in the oil passage 44B. The control valve 45C adjusts the pilot pressure in the oil passage 44C.

図6を参照して説明したように、操作装置40が操作されることにより、操作装置40の操作量に応じたパイロット圧が方向制御弁41に作用する。方向制御弁41のスプールは、パイロット圧に応じて移動する。スプールの移動量に基づいて、メイン油圧ポンプ42から方向制御弁41を介してブームシリンダ23に供給される単位時間当たりの作動油の供給量が調整される。   As described with reference to FIG. 6, when the operating device 40 is operated, the pilot pressure corresponding to the operation amount of the operating device 40 acts on the directional control valve 41. The spool of the direction control valve 41 moves according to the pilot pressure. Based on the amount of movement of the spool, the amount of hydraulic oil supplied per unit time supplied from the main hydraulic pump 42 to the boom cylinder 23 via the direction control valve 41 is adjusted.

制御装置50は、制御弁45Aを制御して、第1受圧室に作用するパイロット圧を減圧調整可能である。制御装置50は、制御弁45Bを制御して、第2受圧室に作用するパイロット圧を減圧調整可能である。図7に示す例では、操作装置40の操作によって調整されたパイロット圧が制御弁45Aによって減圧されることによって、方向制御弁41に供給されるパイロット油が制限される。方向制御弁41に作用するパイロット圧が制御弁45Aによって減圧されることによって、ブーム13の下げ動作が制限される。同様に、操作装置40の操作によって調整されたパイロット圧が制御弁45Bによって減圧されることによって、方向制御弁41に供給されるパイロット油が制限される。方向制御弁41に作用するパイロット圧が制御弁45Bによって減圧されることによって、ブーム13の上げ動作が制限される。制御装置50は、圧力センサ46Aの検出信号に基づいて、制御弁45Aを制御する。制御装置50は、圧力センサ46Bの検出信号に基づいて、制御弁45Bを制御する。   The control device 50 can control the control valve 45A to reduce the pilot pressure acting on the first pressure receiving chamber. The control device 50 can control the control valve 45B to reduce the pilot pressure acting on the second pressure receiving chamber. In the example shown in FIG. 7, pilot oil supplied to the direction control valve 41 is limited by reducing the pilot pressure adjusted by the operation of the operating device 40 by the control valve 45A. When the pilot pressure acting on the direction control valve 41 is reduced by the control valve 45A, the lowering operation of the boom 13 is limited. Similarly, the pilot pressure adjusted by the operation of the operating device 40 is reduced by the control valve 45B, so that the pilot oil supplied to the direction control valve 41 is limited. When the pilot pressure acting on the direction control valve 41 is reduced by the control valve 45B, the raising operation of the boom 13 is limited. The control device 50 controls the control valve 45A based on the detection signal of the pressure sensor 46A. The control device 50 controls the control valve 45B based on the detection signal of the pressure sensor 46B.

本実施形態においては、介入制御のために、制御装置50から出力された、介入制御するための制御信号に基づいて作動する制御弁45Cが油路44Cに設けられる。油路44Cに、パイロット圧ポンプ43から送出されたパイロット油が流れる。油路44C及び油路44Bは、シャトル弁48と接続される。シャトル弁48は、油路44B及び油路44Cのうち、パイロット圧が高い方の油路のパイロット油を、方向制御弁41に供給する。   In the present embodiment, for the intervention control, a control valve 45C that operates based on a control signal for intervention control output from the control device 50 is provided in the oil passage 44C. The pilot oil sent from the pilot pressure pump 43 flows through the oil passage 44C. The oil passage 44 </ b> C and the oil passage 44 </ b> B are connected to the shuttle valve 48. The shuttle valve 48 supplies the directional control valve 41 with pilot oil in the oil passage having the higher pilot pressure in the oil passage 44B and the oil passage 44C.

制御弁45Cは、介入制御を実行するために制御装置50から出力された制御信号に基づいて制御される。   The control valve 45C is controlled based on a control signal output from the control device 50 in order to execute intervention control.

介入制御を実行しないとき、操作装置40の操作によって調整されたパイロット圧に基づいて方向制御弁41が駆動されるように、制御装置50は、制御弁45Cに制御信号を出力しない。例えば、制御装置50は、操作装置40の操作によって調整されたパイロット圧に基づいて方向制御弁41が駆動されるように、制御弁45Bを全開にするとともに、制御弁45Cで油路44Cを閉じる。   When the intervention control is not executed, the control device 50 does not output a control signal to the control valve 45C so that the directional control valve 41 is driven based on the pilot pressure adjusted by the operation of the operation device 40. For example, the control device 50 fully opens the control valve 45B and closes the oil passage 44C with the control valve 45C so that the direction control valve 41 is driven based on the pilot pressure adjusted by the operation of the operation device 40. .

介入制御を実行するとき、制御装置50は、制御弁45Cによって調整されたパイロット圧に基づいて方向制御弁41が駆動されるように、制御弁45B,45Cに制御信号を出力する。例えば、ブーム13の移動を制限する介入制御を実行する場合、制御装置50は、ブーム目標速度に応じたパイロット圧となるように、制御弁45Cに制御信号を出力する。例えば、制御装置50は、制御弁45Cによって調整されたパイロット圧が、操作装置40によって調整されるパイロット圧よりも高くなるように、制御弁45Cに制御信号を出力する。油路44Cのパイロット圧が油路44Bのパイロット圧より大きくなると、制御弁45Cからのパイロット油がシャトル弁48を介して方向制御弁41に供給される。   When executing the intervention control, the control device 50 outputs a control signal to the control valves 45B and 45C so that the direction control valve 41 is driven based on the pilot pressure adjusted by the control valve 45C. For example, when executing the intervention control for restricting the movement of the boom 13, the control device 50 outputs a control signal to the control valve 45C so as to obtain a pilot pressure corresponding to the boom target speed. For example, the control device 50 outputs a control signal to the control valve 45C so that the pilot pressure adjusted by the control valve 45C is higher than the pilot pressure adjusted by the operating device 40. When the pilot pressure in the oil passage 44C becomes larger than the pilot pressure in the oil passage 44B, the pilot oil from the control valve 45C is supplied to the direction control valve 41 via the shuttle valve 48.

油路44B及び油路44Cの少なくとも一方を介して方向制御弁41にパイロット油が供給されることにより、作動油が油路47Bを介してキャップ側油室20Aに供給される。これにより、ブームシリンダ23が伸び、ブーム13が上げ動作する。   By supplying pilot oil to the direction control valve 41 via at least one of the oil passage 44B and the oil passage 44C, hydraulic oil is supplied to the cap-side oil chamber 20A via the oil passage 47B. Thereby, the boom cylinder 23 extends and the boom 13 is raised.

バケット11の刃先10が目標掘削地形を掘り込まないように操作装置40によるブーム13の上げ操作量が大きい場合、介入制御は実行されない。ブーム13がブーム目標速度よりも速い速度で上げ動作されるように操作装置40が操作され、その操作量に基づいてパイロット圧が調整されることにより、操作装置40の操作によって調整されるパイロット圧は、制御弁45Cによって調整されるパイロット圧よりも高くなる。これにより、制御装置50の制御弁45Cの操作によって調整されたパイロット圧のパイロット油がシャトル弁48で選択され、方向制御弁41に供給される。また、制御装置50から制御弁45Cに出力される制御信号に基づくパイロット圧が、ブーム操作量に基づくパイロット圧より小さい場合、操作装置40の操作によって調整されたパイロット油がシャトル弁48で選択され、ブーム13が操作される。   When the operation amount of the boom 13 by the operating device 40 is large so that the blade edge 10 of the bucket 11 does not dig the target excavation landform, the intervention control is not executed. The operating device 40 is operated such that the boom 13 is raised at a speed higher than the boom target speed, and the pilot pressure is adjusted based on the operation amount, whereby the pilot pressure adjusted by the operation of the operating device 40 is adjusted. Becomes higher than the pilot pressure adjusted by the control valve 45C. As a result, the pilot oil of the pilot pressure adjusted by the operation of the control valve 45C of the control device 50 is selected by the shuttle valve 48 and supplied to the direction control valve 41. When the pilot pressure based on the control signal output from the control device 50 to the control valve 45C is smaller than the pilot pressure based on the boom operation amount, the pilot oil adjusted by the operation of the operation device 40 is selected by the shuttle valve 48. The boom 13 is operated.

[制御システム]
次に、本実施形態に係る油圧ショベル100の制御システム200について説明する。図8は、本実施形態に係る制御システム200の一例を示す機能ブロック図である。
[Control system]
Next, the control system 200 of the excavator 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 8 is a functional block diagram illustrating an example of the control system 200 according to the present embodiment.

図8に示すように、制御システム200は、作業機1を制御する制御装置50と、位置検出装置30と、作業機位置検出器34と、制御弁45(45A,45B,45C)と、圧力センサ46(46A,46B)と、表示装置71と、入力装置72とを備える。   As shown in FIG. 8, the control system 200 includes a control device 50 that controls the work machine 1, a position detection device 30, a work machine position detector 34, a control valve 45 (45A, 45B, 45C), a pressure A sensor 46 (46A, 46B), a display device 71, and an input device 72 are provided.

上述したように、車体位置検出器31、姿勢検出器32、及び方位検出器33を含む位置検出装置30は、上部旋回体2の絶対位置を検出する。以下の説明においては、上部旋回体2の絶対位置を適宜、車体位置、と称する。   As described above, the position detection device 30 including the vehicle body position detector 31, the attitude detector 32, and the azimuth detector 33 detects the absolute position of the upper swing body 2. In the following description, the absolute position of the upper swing body 2 is appropriately referred to as a vehicle body position.

制御弁45(45A,45B,45C)は、油圧シリンダ20に対する作動油の供給量を調整する。制御弁45は、制御装置50からの制御信号に基づいて作動する。圧力センサ46(46A,46B)は、油路44(44A,44B)のパイロット圧を検出する。圧力センサ46の検出信号は、制御装置50に出力される。   The control valve 45 (45A, 45B, 45C) adjusts the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 20. The control valve 45 operates based on a control signal from the control device 50. The pressure sensor 46 (46A, 46B) detects the pilot pressure of the oil passage 44 (44A, 44B). A detection signal of the pressure sensor 46 is output to the control device 50.

表示装置71は、運転室4に配置される。表示装置71は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)又は有機ELディスプレイ(Organic Electroluminescence Display:OELD)のようなフラットパネルディスプレイを含む。表示装置71は、制御装置50から出力される制御信号に基づいて、表示データを表示する。運転室4の運転者は、表示装置71の表示画面を視認することができる。   The display device 71 is disposed in the cab 4. The display device 71 includes a flat panel display such as a liquid crystal display (LCD) or an organic EL display (OELD). The display device 71 displays display data based on the control signal output from the control device 50. The driver of the cab 4 can visually recognize the display screen of the display device 71.

入力装置72は、運転室4に配置される。入力装置72は、例えばコンピュータ用のキーボード、マウス、及びタッチパネルの少なくとも一つを含む。運転室4の運転者は、入力装置72を操作することができる。入力装置72が操作されることにより生成された入力データは、制御装置50に供給される。   The input device 72 is disposed in the cab 4. The input device 72 includes, for example, at least one of a keyboard for a computer, a mouse, and a touch panel. A driver in the cab 4 can operate the input device 72. Input data generated by operating the input device 72 is supplied to the control device 50.

上述のように、油圧ショベル100とサーバ2000とは通信回線5000を介してデータ通信可能である。制御装置50は、通信回線5000を介してサーバ2000とデータ通信可能である。本実施形態においてサーバ2000と制御装置50とは、無線でデータ通信する。   As described above, the excavator 100 and the server 2000 can perform data communication via the communication line 5000. The control device 50 can perform data communication with the server 2000 via the communication line 5000. In this embodiment, the server 2000 and the control device 50 perform data communication wirelessly.

なお、サーバ2000と制御装置50とが有線で接続され、サーバ2000から制御装置50に2次元設計データが送信されてもよい。なお、制御装置50がフラッシュメモリのような記録媒体に記録されているデータを読込可能な読込装置を有し、サーバ2000で生成されたデータが記録媒体を介して制御装置50に供給されてもよい。   Note that the server 2000 and the control device 50 may be connected by wire, and the two-dimensional design data may be transmitted from the server 2000 to the control device 50. The control device 50 has a reading device that can read data recorded in a recording medium such as a flash memory, and the data generated by the server 2000 is supplied to the control device 50 via the recording medium. Good.

制御装置50は、車体位置データ取得部51と、作業機位置データ取得部52と、2次元設計データ取得部53と、入力掘削深さデータ取得部54と、表示制御部55と、作業機制御部56と、記憶部57と、入出力部58とを有する。   The control device 50 includes a vehicle body position data acquisition unit 51, a work implement position data acquisition unit 52, a two-dimensional design data acquisition unit 53, an input excavation depth data acquisition unit 54, a display control unit 55, and a work implement control. A unit 56, a storage unit 57, and an input / output unit 58.

制御装置50のプロセッサは、車体位置データ取得部51、作業機位置データ取得部52、2次元設計データ取得部53、入力掘削深さデータ取得部54、表示制御部55、及び作業機制御部56を含む。制御装置50の記憶装置は、記憶部57を含む。制御装置50の入出力インターフェース装置は、入出力部58を含む。   The processor of the control device 50 includes a vehicle body position data acquisition unit 51, a work machine position data acquisition unit 52, a two-dimensional design data acquisition unit 53, an input excavation depth data acquisition unit 54, a display control unit 55, and a work machine control unit 56. including. The storage device of the control device 50 includes a storage unit 57. The input / output interface device of the control device 50 includes an input / output unit 58.

車体位置データ取得部51は、位置検出装置30から、入出力部58を介して、グローバル座標系における上部旋回体2の絶対位置を示す車体位置データを取得する。   The vehicle body position data acquisition unit 51 acquires vehicle body position data indicating the absolute position of the upper-part turning body 2 in the global coordinate system from the position detection device 30 via the input / output unit 58.

作業機位置データ取得部52は、作業機位置検出器34から、入出力部58を介して、車体座標系における作業機1の位置を示す作業機位置データ、及びグローバル座標系における作業機1の位置を示す作業機位置データを取得する。   The work machine position data acquisition unit 52 receives the work machine position data indicating the position of the work machine 1 in the vehicle body coordinate system and the work machine 1 in the global coordinate system from the work machine position detector 34 via the input / output unit 58. Work machine position data indicating the position is acquired.

作業機位置データ取得部52は、作業機位置データとして、作業機位置検出器34から、入出力部58を介して、車体座標系における上部旋回体2の原点に対するバケット11の刃先10の相対位置データを取得する。また、作業機位置データ取得部52は、作業機位置データとして、作業機位置検出器34から、入出力部58を介して、グローバル座標系におけるバケット11の刃先10の相対位置データを取得する。   The work machine position data acquisition unit 52 receives, as work machine position data, the relative position of the cutting edge 10 of the bucket 11 with respect to the origin of the upper swing body 2 in the vehicle body coordinate system from the work machine position detector 34 via the input / output unit 58. Get the data. Further, the work machine position data acquisition unit 52 acquires the relative position data of the blade edge 10 of the bucket 11 in the global coordinate system from the work machine position detector 34 via the input / output unit 58 as the work machine position data.

2次元設計データ取得部53は、サーバ2000から、入出力部58を介して、施工現場3000の施工対象の2次元設計データを取得する。本実施形態においては、サーバ2000において、2次元設計データが作成される。2次元設計データは、施工現場3000の施工対象に規定された基準面FLと平行な設計データである。   The two-dimensional design data acquisition unit 53 acquires the two-dimensional design data of the construction target 3000 from the server 2000 via the input / output unit 58. In the present embodiment, the server 2000 creates two-dimensional design data. The two-dimensional design data is design data parallel to the reference plane FL defined as the construction target of the construction site 3000.

入力掘削深さデータ取得部54は、入力装置72から、入出力部58を介して、入力装置72が操作されることにより生成された入力掘削深さデータを取得する。   The input excavation depth data acquisition unit 54 acquires input excavation depth data generated by operating the input device 72 from the input device 72 via the input / output unit 58.

表示制御部55は、施工対象に規定された基準面FLと平行な2次元設計データと、施工対象を掘削可能な作業機1の少なくとも一部を示す作業機表示データとを表示装置71に表示させる。また、本実施形態において、表示制御部55は、基準面FLからの目標掘削深さデータを表示装置71に表示させる。   The display control unit 55 displays on the display device 71 two-dimensional design data parallel to the reference plane FL defined for the construction target and work implement display data indicating at least a part of the work implement 1 capable of excavating the construction target. Let In the present embodiment, the display control unit 55 causes the display device 71 to display target excavation depth data from the reference plane FL.

作業機制御部56は、入力掘削深さデータ取得部54に取得された入力掘削深さデータに基づいて、基準面FLと直交する施工対象の深さ方向についての作業機1の移動を介入制御する制御信号を制御弁45に出力する。作業機制御部56は、刃先10と入力掘削深さデータにより規定された施工対象の目標深さ面との距離に基づいて、ブーム目標速度を算出し、算出したブーム目標速度に基づいて、ブーム13を駆動するブームシリンダ23を制御する。   Based on the input excavation depth data acquired by the input excavation depth data acquisition unit 54, the work implement control unit 56 performs intervention control on the movement of the work implement 1 in the depth direction of the construction target orthogonal to the reference plane FL. A control signal to be output to the control valve 45. The work implement control unit 56 calculates a boom target speed based on the distance between the cutting edge 10 and the target depth surface of the construction target defined by the input excavation depth data, and the boom based on the calculated boom target speed. The boom cylinder 23 which drives 13 is controlled.

記憶部57は、油圧ショベル100の諸元データを記憶する。   The storage unit 57 stores specification data of the excavator 100.

[施工対象の施工]
図9は、本実施形態に係る油圧ショベル100が施工する施工現場3000の一例を模式的に示す図である。本実施形態1において、油圧ショベル100の施工対象OBPは、建造物が建築される建築現場の地面である。油圧ショベル100は、建築現場の基礎工事を実施する。
[Construction to be performed]
FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of a construction site 3000 constructed by the excavator 100 according to the present embodiment. In the first embodiment, the construction target OBP of the excavator 100 is the ground of a building site where a building is built. The excavator 100 performs foundation work on a construction site.

建造物の建築現場においては、水平面と平行な基準面FLが規定される。基準面FLは、例えばフロアレベルと呼ばれる、建築後の建造物の床仕上げの高さに規定される場合が多い。   In a building site of a building, a reference plane FL parallel to the horizontal plane is defined. The reference plane FL is often defined, for example, as a floor level, which is called a floor level, of a building after construction.

本実施形態においては、基準面FL及び基準面FLからの掘削深さΔDPが規定される。油圧ショベル100は、掘削深さΔDPだけ施工対象OBPを掘削する。   In the present embodiment, the reference surface FL and the excavation depth ΔDP from the reference surface FL are defined. The excavator 100 excavates the construction target OBP by the excavation depth ΔDP.

本実施形態において、作業機制御部56は、施工対象の深さ方向における作業機1の移動を介入制御する。すなわち、作業機制御部56は、バケット11の刃先10が基準面FLから掘削深さΔDPよりも下方に移動しないように、作業機1を介入制御する。これにより、施工対象OBPが掘り込まれ過ぎることが抑制される。   In the present embodiment, the work machine control unit 56 performs intervention control of the movement of the work machine 1 in the depth direction of the construction target. That is, the work implement control unit 56 performs intervention control of the work implement 1 so that the cutting edge 10 of the bucket 11 does not move below the excavation depth ΔDP from the reference plane FL. Thereby, it is suppressed that construction object OBP is dug up too much.

一方、水平方向における作業機1の移動は介入制御されない。作業機1は、運転者による操作装置40の操作により基準面FLと平行な水平方向に移動する。運転者は、操作装置40を操作して、上部旋回体2を旋回させたり、作業機1を伸縮させたり、下部走行体3を走行させたりすることによって、作業機1のバケット11を基準面FLと平行な水平方向に移動することができる。   On the other hand, the movement of the work machine 1 in the horizontal direction is not subjected to intervention control. The work machine 1 moves in the horizontal direction parallel to the reference plane FL by the operation of the operation device 40 by the driver. The driver operates the operating device 40 to turn the upper swing body 2, expand / contract the work implement 1, or run the lower run body 3 to move the bucket 11 of the work implement 1 to the reference plane. It can move in the horizontal direction parallel to FL.

すなわち、本実施形態においては、基準面FLと直交する深さ方向についてのバケット11の移動は介入制御され、基準面FLと平行な水平方向についてのバケット11の移動は介入制御されない。換言すれば、基準面FLと直交する掘削深さについて作業機1の介入制御は実施されるものの、基準面FLと平行な掘削範囲について作業機1の介入制御は実施されない。   That is, in the present embodiment, the movement of the bucket 11 in the depth direction orthogonal to the reference plane FL is subjected to intervention control, and the movement of the bucket 11 in the horizontal direction parallel to the reference plane FL is not subjected to intervention control. In other words, the intervention control of the work machine 1 is performed for the excavation depth orthogonal to the reference plane FL, but the intervention control of the work machine 1 is not performed for the excavation range parallel to the reference plane FL.

[施工管理方法]
次に、本実施形態に係る施工管理方法の一例について説明する。図10は、本実施形態に係る施工管理方法の一例を示すフローチャートである。
[Construction management method]
Next, an example of the construction management method according to the present embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the construction management method according to the present embodiment.

本実施形態において、施工管理方法は、施工対象に規定される基準面FLと平行な2次元設計データを作成する工程(ステップS100)と、2次元設計データを油圧ショベル1にアップロードする工程(ステップS200)と、施工現場3000において基準面FLを設定する工程(ステップS300)と、バケット11の刃先10を含む作業機1の位置を示す作業機位置データを取得する工程(ステップS400)と、施工対象に規定された基準面FLと平行な2次元設計データ、施工対象を掘削可能な作業機1の少なくとも一部を示す作業機表示データ、及び基準面FLからの目標掘削深さデータを表示装置71に表示させる工程(ステップS500)と、入力装置72が操作されることにより生成された入力掘削深さデータを取得する工程(ステップS600)と、入力掘削深さデータに基づいて、基準面FLと直交する施工対象の深さ方向についての作業機1の移動を介入制御する制御信号を出力して施工を実施する工程(ステップS700)と、を含む。   In the present embodiment, the construction management method includes a step of creating two-dimensional design data parallel to the reference plane FL defined as a construction target (step S100) and a step of uploading the two-dimensional design data to the hydraulic excavator 1 (step). S200), a step of setting the reference plane FL at the construction site 3000 (step S300), a step of acquiring work implement position data indicating the position of the work implement 1 including the blade edge 10 of the bucket 11 (step S400), and construction Display device for two-dimensional design data parallel to the reference plane FL defined for the target, work implement display data indicating at least a part of the work implement 1 capable of excavating the construction target, and target excavation depth data from the reference plane FL 71 (step S500) to be displayed, and input excavation depth data generated by operating the input device 72 is acquired. Based on the process (step S600) and the input excavation depth data, a process for executing the construction by outputting a control signal for intervention control of the movement of the work implement 1 in the depth direction of the construction target orthogonal to the reference plane FL (Step S700).

(ステップS100:2次元設計データの作成)
2次元設計データを作成する工程について説明する。施工会社4000において作成された設計図面を示す設計図面データがサーバ2000に供給される。また、施工現場3000において、現場座標系における施工対象の基準点の位置が計測される。基準点の位置は、設計図面に表記されており、作業者は、3次元の現場座標系における基準点の位置を計測する。
(Step S100: Creation of two-dimensional design data)
A process for creating two-dimensional design data will be described. The design drawing data indicating the design drawing created in the construction company 4000 is supplied to the server 2000. Further, at the construction site 3000, the position of the reference point to be constructed in the site coordinate system is measured. The position of the reference point is written on the design drawing, and the operator measures the position of the reference point in the three-dimensional field coordinate system.

基準点は、施工対象を囲むように複数規定されている。本実施形において、基準点は、施工対象を囲むように4箇所に存在する。なお、基準点は少なくとも3箇所に存在すればよい。   A plurality of reference points are defined so as to surround the construction object. In the present embodiment, there are four reference points so as to surround the construction target. In addition, the reference point should just exist in at least 3 places.

基準点の計測により現場座標系が規定された後、現場座標系とグローバル座標系とを関連付ける処理が実施される。上述のように、位置検出装置30によってグローバル座標系における油圧ショベル100の位置が検出される。現場座標系とグローバル座標系とが関連付けられることにより、設計図面と油圧ショベル100との相対位置が規定される。   After the site coordinate system is defined by measurement of the reference point, a process for associating the site coordinate system with the global coordinate system is performed. As described above, the position detection device 30 detects the position of the excavator 100 in the global coordinate system. The relative position between the design drawing and the excavator 100 is defined by associating the on-site coordinate system with the global coordinate system.

サーバ2000は、設計図面データを編集して2次元設計データを作成する。設計図面には、多数の線、記号、文字、及び数字が記載されている場合が多い。サーバ2000は、例えば油圧ショベル100の運転者が見やすいように設計図面データを簡素化し、簡素化された設計図面データである2次元設計データを作成する。また、サーバ2000は、油圧ショベル100の制御装置50が読込可能なファイル形式に設計図面データをファイル変換して2次元設計データを作成する。   The server 2000 creates two-dimensional design data by editing the design drawing data. In many cases, many drawings, symbols, letters, and numbers are described in a design drawing. For example, the server 2000 simplifies the design drawing data so that the driver of the excavator 100 can easily see, and creates two-dimensional design data that is simplified design drawing data. In addition, the server 2000 converts the design drawing data into a file format that can be read by the control device 50 of the excavator 100 to create two-dimensional design data.

サーバ2000は、掘削範囲を規定するガイドデータと、基準面FLからの目標掘削深さを示す目標掘削深さデータとを含む2次元設計データを作成する。本実施形態において、掘削範囲を規定するガイドデータは、ガイドラインGLである。基準面FLからの目標掘削深さを示す目標掘削深さデータは、目標掘削深さの数値データである。   The server 2000 creates two-dimensional design data including guide data defining the excavation range and target excavation depth data indicating the target excavation depth from the reference plane FL. In the present embodiment, the guide data that defines the excavation range is a guideline GL. The target excavation depth data indicating the target excavation depth from the reference plane FL is numerical data of the target excavation depth.

(ステップS200:2次元設計データのアップロード)
2次元設計データが作成された後、サーバ2000から油圧ショベル100に2次元設計データが送信される。油圧ショベル100の制御装置50の2次元設計データ取得部53は、2次元設計データを取得する。
(Step S200: Upload of 2D design data)
After the two-dimensional design data is created, the two-dimensional design data is transmitted from the server 2000 to the excavator 100. The two-dimensional design data acquisition unit 53 of the control device 50 of the excavator 100 acquires two-dimensional design data.

(ステップS300:基準面の設定)
施工の開始前に、基準面FLが規定される。施工現場3000には、基準面FLを示す基準部材が設けられているか、又は基準面FLを示す表示がなされている。油圧ショベル100の運転者は、操作装置40を操作して、基準部材等に、バケット11の刃先10を接触させる。作業機位置検出器34は、バケット11の刃先10の絶対位置を検出可能である。作業機位置データ取得部52は、基準部材等に接触させたバケット11の刃先10の位置データを取得する。作業機制御部56は、グローバル座標系における基準面FLのZg軸方向の位置データが取得される。グローバル座標系における基準面FLの高さ方向の位置データは、記憶部57に記憶される。
(Step S300: Setting of reference plane)
Prior to the start of construction, a reference plane FL is defined. The construction site 3000 is provided with a reference member indicating the reference surface FL, or a display indicating the reference surface FL. The driver of the excavator 100 operates the operation device 40 to bring the blade edge 10 of the bucket 11 into contact with the reference member or the like. The work machine position detector 34 can detect the absolute position of the blade edge 10 of the bucket 11. The work machine position data acquisition unit 52 acquires position data of the blade edge 10 of the bucket 11 brought into contact with a reference member or the like. The work machine control unit 56 acquires position data in the Zg axis direction of the reference plane FL in the global coordinate system. Position data in the height direction of the reference plane FL in the global coordinate system is stored in the storage unit 57.

なお、基準面FLの位置データは、運転者による入力装置72の操作により記憶部57に記憶されてもよい。運転者は、例えば既存の施工データに登録されているポイントからデータを選択し、入力装置72を操作して基準面FLの位置データを入力してもよい。   The position data of the reference plane FL may be stored in the storage unit 57 by the operation of the input device 72 by the driver. For example, the driver may select data from points registered in the existing construction data, and operate the input device 72 to input the position data of the reference plane FL.

(ステップS400:作業機位置データの取得)
作業機位置データ取得部52は、作業機位置検出器34から作業機位置データを取得する。作業機位置データに基づいて、後述するインジケータ10Dが作成される。
(Step S400: Acquisition of work equipment position data)
The work machine position data acquisition unit 52 acquires work machine position data from the work machine position detector 34. Based on the work machine position data, an indicator 10D to be described later is created.

(ステップS500:表示)
表示制御部55は、施工対象に規定された基準面FLと平行な2次元設計データと、施工対象を掘削可能な作業機1の少なくとも一部を示す作業機表示データと、基準面FLからの目標掘削深さデータとを表示装置71に表示させる。
(Step S500: Display)
The display control unit 55 includes two-dimensional design data parallel to the reference plane FL specified for the construction target, work implement display data indicating at least a part of the work implement 1 capable of excavating the construction target, and the reference plane FL. The target excavation depth data is displayed on the display device 71.

図11は、本実施形態に係る表示装置71の一例を模式的に示す図である。図11に示すように、表示制御部55は、2次元設計データとして、作業機1による掘削範囲を規定するガイドデータであるガイドラインGLを表示装置71に表示させる。また、表示制御部55は、作業機表示データとして、作業機1のバケット11の刃先10を示すインジケータ10Dを表示装置71に表示させる。また、表示制御部5は、目標掘削深さデータとして、目標掘削深さを示す数値データを表示させる。図11に示す例では、第1の掘削範囲における目標掘削深さを示す数値データとして「IFL−2100」が表示され、第2の掘削範囲における目標掘削深さを示す数値データとして「IFL−2700」が表示される。「IFL−2100」は、第1の掘削範囲において基準面FLから2100[mm]だけ深さ方向に掘削すべきことを示す。「IFL−2700」は、第2の掘削範囲において基準面FLから2700[mm]だけ深さ方向に掘削すべきことを示す。   FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an example of the display device 71 according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the display control unit 55 causes the display device 71 to display a guideline GL that is guide data for defining an excavation range by the work implement 1 as two-dimensional design data. In addition, the display control unit 55 causes the display device 71 to display an indicator 10D indicating the cutting edge 10 of the bucket 11 of the work machine 1 as the work machine display data. Further, the display control unit 5 displays numerical data indicating the target excavation depth as the target excavation depth data. In the example shown in FIG. 11, “IFL-2100” is displayed as numerical data indicating the target excavation depth in the first excavation range, and “IFL-2700” is displayed as numerical data indicating the target excavation depth in the second excavation range. Is displayed. “IFL-2100” indicates that excavation should be performed in the depth direction by 2100 [mm] from the reference plane FL in the first excavation range. “IFL-2700” indicates that excavation should be performed in the depth direction by 2700 [mm] from the reference plane FL in the second excavation range.

図11に示すように、表示制御部55は、2次元設計データ及び作業機表示データを同一座標系において同一縮尺で同時に表示装置71に表示させる。   As shown in FIG. 11, the display control unit 55 causes the display device 71 to simultaneously display two-dimensional design data and work implement display data at the same scale in the same coordinate system.

(ステップS600:入力掘削深さデータの取得)
運転者は、作業機1を使って第1の掘削範囲を掘削するとき、入力装置72を操作して、第1の掘削範囲における掘削深さを入力する。運転者は、作業機1を使って第1の掘削範囲を掘削するとき、表示装置71に表示されている「−2100」の数値を見て、入力装置72を操作して、「−2100」の数値を入力する。
(Step S600: Acquisition of input excavation depth data)
When excavating the first excavation range using the work machine 1, the driver operates the input device 72 to input the excavation depth in the first excavation range. When the operator excavates the first excavation range using the work machine 1, the driver looks at the numerical value “−2100” displayed on the display device 71, operates the input device 72, and operates “−2100”. Enter a number.

入力装置72が操作されることにより生成された入力掘削深さデータは、入力掘削深さデータ取得部54に取得される。本実施形態において、作業機制御部56は、入力掘削深さデータ取得部54に取得された入力掘削深さデータに基づいて、基準面FLと直交する施工対象の深さ方向についての作業機1の移動を介入制御する制御信号を制御弁45に出力する。   Input excavation depth data generated by operating the input device 72 is acquired by the input excavation depth data acquisition unit 54. In the present embodiment, the work implement control unit 56 is based on the input excavation depth data acquired by the input excavation depth data acquisition unit 54, and the work implement 1 in the depth direction of the construction target orthogonal to the reference plane FL. A control signal for intervening control of movement is output to the control valve 45.

なお、運転者は、表示装置71に表示されている目標掘削深さを示す数値と同一の数値を入力装置72に入力してもよいし、表示装置71に表示されている目標掘削深さを示す数値とは異なる数値を入力装置72に入力してもよい。表示装置71に表示されている目標掘削深さを示す数値と同一の数値が入力装置72に入力されることにより、元々の設計図面データに示されている掘削深さに基づいて介入制御が実施される。表示装置71に表示されている目標掘削深さを示す数値とは異なる数値が入力装置72に入力されることにより、元々の設計図面データで示されている掘削深さが運転者によって微調整され、微調整された掘削深さに基づいて介入制御が実施される。   Note that the driver may input the same numerical value as the numerical value indicating the target excavation depth displayed on the display device 71 to the input device 72, or the target excavation depth displayed on the display device 71. A numerical value different from the numerical value shown may be input to the input device 72. When the same numerical value as the numerical value indicating the target excavation depth displayed on the display device 71 is input to the input device 72, intervention control is performed based on the excavation depth indicated in the original design drawing data. Is done. When the numerical value different from the numerical value indicating the target excavation depth displayed on the display device 71 is input to the input device 72, the excavation depth indicated in the original design drawing data is finely adjusted by the driver. The intervention control is performed based on the finely adjusted excavation depth.

(ステップS700:施工)
第1の掘削範囲に対する施工が開始される。運転者は、表示装置71に表示されているガイドラインGL及びインジケータ10Dを見ながら操作装置40を操作して、基準面FLに平行な水平方向におけるバケット11の位置を調整する。表示装置71には、2次元設計データ及び作業機表示データを示すインジケータ10Dが同一座標系において同一縮尺で同時に表示されている。したがって、運転者は、表示装置71に表示されているガイドラインGL及びインジケータ10Dを見ながら、掘削すべき第1の掘削範囲にバケット11が位置付けられるように、操作装置40を操作することができる。
(Step S700: Construction)
Construction for the first excavation area is started. The driver adjusts the position of the bucket 11 in the horizontal direction parallel to the reference plane FL by operating the operating device 40 while viewing the guideline GL and the indicator 10D displayed on the display device 71. On the display device 71, an indicator 10D indicating two-dimensional design data and work implement display data is simultaneously displayed at the same scale in the same coordinate system. Therefore, the driver can operate the operating device 40 so that the bucket 11 is positioned in the first excavation range to be excavated while looking at the guideline GL and the indicator 10D displayed on the display device 71.

水平方向において第1の掘削範囲にバケット11が位置付けられた後、運転者は、操作装置40を操作して、バケット11を深さ方向に移動し、第1の掘削範囲の掘削を開始する。本実施形態においては、入力装置72が操作されることにより生成された入力掘削深さデータに基づいて、基準面FLと直交する施工対象の深さ方向についてのバケット11の移動が介入制御される。作業機制御部56は、入力装置72を介して入力された掘削深さよりもバケット11の刃先10が下方に移動しないように、すなわち、入力装置72を介して入力された掘削深さよりもバケット11が施工対象を掘り込まないように、制御弁45に制御信号を出力する。   After the bucket 11 is positioned in the first excavation range in the horizontal direction, the driver operates the operation device 40 to move the bucket 11 in the depth direction, and starts excavation in the first excavation range. In the present embodiment, based on the input excavation depth data generated by operating the input device 72, the movement of the bucket 11 in the depth direction of the construction target orthogonal to the reference plane FL is subjected to intervention control. . The work machine control unit 56 prevents the cutting edge 10 of the bucket 11 from moving below the excavation depth input via the input device 72, that is, the bucket 11 exceeds the excavation depth input via the input device 72. Outputs a control signal to the control valve 45 so that the construction object is not dug.

本実施形態においては、ステップS300において基準面FLが設定され、基準面FLが設定された後、入力装置72が操作され、掘削深さが指定される。したがって、作業機制御部56は、設定された基準面FLと入力掘削深さデータとに基づいて、入力掘削深さよりもバケット11が施工対象を掘り込まないように作業機1を制御することができる。   In the present embodiment, the reference plane FL is set in step S300, and after the reference plane FL is set, the input device 72 is operated to specify the excavation depth. Therefore, the work implement control unit 56 can control the work implement 1 so that the bucket 11 does not dig the work object more than the input excavation depth based on the set reference plane FL and the input excavation depth data. it can.

水平方向におけるバケット11の位置は、運転者による操作装置40の操作により調整される。運転者は、表示装置71に表示されているガイドラインGL及びインジケータ10Dを見ながら、水平方向においてガイドラインGLにインジケータ10Dが位置合わせされるように、操作装置40を操作することができる。   The position of the bucket 11 in the horizontal direction is adjusted by the operation of the operation device 40 by the driver. The driver can operate the operating device 40 so that the indicator 10D is aligned with the guide line GL in the horizontal direction while viewing the guide line GL and the indicator 10D displayed on the display device 71.

以上、第1の施工範囲が施工される例について説明した。第2の施工範囲の施工は、第1の施工範囲の施工と同様に実施される。   The example in which the first construction range is constructed has been described above. Construction in the second construction range is performed in the same manner as construction in the first construction range.

[作用及び効果]
以上説明したように、本実施形態によれば、施工対象の2次元設計データが作成され、2次元設計データに基づいて施工対象の施工が実施される。2次元設計データの作成期間は、3次元設計データの作成期間よりも十分に短い。そのため、施工の開始時期の遅延が抑制される。また、施工現場3000において設計変更が生じ、2次元設計データの再作成が必要になっても、2次元設計データの作成期間は短いので、施工の遅延は抑制される。そのため、工期の長期化が抑制される。
[Action and effect]
As described above, according to the present embodiment, the two-dimensional design data of the construction target is created, and the construction of the construction target is performed based on the two-dimensional design data. The creation period of the two-dimensional design data is sufficiently shorter than the creation period of the three-dimensional design data. Therefore, the delay of the construction start time is suppressed. Further, even if a design change occurs at the construction site 3000 and it becomes necessary to recreate the two-dimensional design data, the construction period of the two-dimensional design data is short, so that the construction delay is suppressed. Therefore, lengthening of the construction period is suppressed.

また、本実施形態において、作業機制御部56は、入力掘削深さデータに基づいて、施工対象の深さ方向における作業機1の移動を介入制御する。そのため、油圧ショベル100は、深さ方向において高精度な施工を実施することができる。   Moreover, in this embodiment, the working machine control part 56 performs intervention control of the movement of the working machine 1 in the depth direction of construction object based on input excavation depth data. Therefore, the excavator 100 can perform highly accurate construction in the depth direction.

また、本実施形態において、介入制御は、運転者の手入力による入力掘削深さデータに基づいて実施される。そのため、運転者は、元々の設計図面データで指定された掘削深さに基づいて介入制御を実施したい場合、表示装置71に表示された目標掘削深さを示す数値と同一の数値を入力装置72に入力すればよい。一方、運転者は、介入制御のための掘削深さを微調整したい場合、表示装置71に表示された目標掘削深さを示す数値とは異なる数値を入力装置72に入力することができる。   Moreover, in this embodiment, intervention control is implemented based on the input excavation depth data by a driver | operator's manual input. Therefore, when the driver wants to perform intervention control based on the excavation depth specified in the original design drawing data, the input device 72 inputs the same numerical value as the numerical value indicating the target excavation depth displayed on the display device 71. You can enter in On the other hand, when the driver wants to finely adjust the excavation depth for intervention control, the driver can input a numerical value different from the numerical value indicating the target excavation depth displayed on the display device 71 to the input device 72.

また、本実施形態においては、表示制御部55は、施工対象に規定された基準面FLと平行な2次元設計データと、作業機1の刃先10を示す作業機表示データであるインジケータ10Dと、目標掘削深さデータとを、油圧ショベル100の運転室4に設けられている表示装置71に表示させる。したがって、油圧ショベル100の運転者は、表示装置71に表示された2次元設計データとインジケータ10Dとに基づいて、施工対象において掘削すべき施工範囲を特定することができる。また、油圧ショベル100の運転者は、表示装置71に表示された2次元設計データとインジケータ10Dとに基づいて、操作装置40を操作して、掘削すべき施工範囲にバケット11の刃先10を位置付けることができる。   Further, in the present embodiment, the display control unit 55 includes two-dimensional design data parallel to the reference plane FL defined as a construction target, and an indicator 10D that is work implement display data indicating the cutting edge 10 of the work implement 1. The target excavation depth data is displayed on the display device 71 provided in the cab 4 of the excavator 100. Therefore, the driver of the hydraulic excavator 100 can specify the construction range to be excavated in the construction target based on the two-dimensional design data displayed on the display device 71 and the indicator 10D. Further, the driver of the hydraulic excavator 100 operates the operating device 40 based on the two-dimensional design data displayed on the display device 71 and the indicator 10D to position the cutting edge 10 of the bucket 11 in the construction range to be excavated. be able to.

また、油圧ショベル100の運転者は、表示装置71に表示された目標掘削深さデータに基づいて、入力装置72を操作して、深さ方向の介入制御のための目標値を示す入力掘削深さデータを入力することができる。深さ方向の介入制御のための目標値が運転者により手入力されることにより、2次元設計データの複雑化が抑制され、制御装置50におけるデータ処理の負担が抑制される。例えば、深さ方向の介入制御の目標値を含む2次元設計データが作成される場合、2次元設計データは複雑化し、2次元設計データの作成期間の短期化の効果が低減する。また、複雑化した2次元設計データに基づいて介入制御が実施される場合、制御装置50におけるデータ処理の負担が増大する。本実施形態においては、深さ方向の介入制御のための目標値を示す入力掘削深さデータが入力装置72を介して運転者により手入力されるため、2次元設計データの複雑化及び制御装置50におけるデータ処理の負担を抑制しつつ、深さ方向における作業機1の介入制御を実施することができる。また、本実施形態においては、掘削深さについて僅かな設計変更が生じた場合、入力装置72を介して入力掘削深さデータが再入力されるだけで、設計変更に対応することができる。   In addition, the driver of the excavator 100 operates the input device 72 based on the target excavation depth data displayed on the display device 71 to input an input excavation depth indicating a target value for intervention control in the depth direction. Data can be entered. By manually inputting the target value for intervention control in the depth direction, complication of the two-dimensional design data is suppressed, and the burden of data processing in the control device 50 is suppressed. For example, when two-dimensional design data including a target value for intervention control in the depth direction is created, the two-dimensional design data is complicated and the effect of shortening the creation period of the two-dimensional design data is reduced. Further, when intervention control is performed based on complicated two-dimensional design data, the burden of data processing in the control device 50 increases. In the present embodiment, since the input excavation depth data indicating a target value for intervention control in the depth direction is manually input by the driver via the input device 72, the two-dimensional design data is complicated and the control device is provided. The intervention control of the work machine 1 in the depth direction can be performed while the burden of data processing at 50 is suppressed. Further, in the present embodiment, when a slight design change occurs with respect to the digging depth, it is possible to cope with the design change only by re-inputting the input digging depth data via the input device 72.

また、本実施形態においては、作業機1は、油圧ショベル100の運転者による操作装置40の操作により基準面FLと平行な方向に移動する。すなわち、本実施形態においては、掘削深さについて作業機1の介入制御は実施されるものの、掘削範囲について作業機1の介入制御は実施されない。これにより、水平方向における施工の自由度が確保される。また、掘削深さについて介入制御が実施され、掘削範囲については介入制御が実施されないので、制御装置50における制御の負担が低減される。   Further, in the present embodiment, the work machine 1 moves in a direction parallel to the reference plane FL by the operation of the operation device 40 by the driver of the excavator 100. That is, in the present embodiment, the intervention control of the work machine 1 is performed for the excavation depth, but the intervention control of the work machine 1 is not performed for the excavation range. Thereby, the freedom degree of construction in a horizontal direction is secured. Further, since intervention control is performed for the excavation depth and no intervention control is performed for the excavation range, the control burden on the control device 50 is reduced.

建築現場においては、掘削深さには高い精度が要求されるものの、掘削範囲に要求される精度は比較的低い場合が多い。例えば、建造物の基礎のためのコンクリートの厚さには高い精度が要求されるものの、コンクリートの範囲は、元々の設計図面で指定された範囲よりも僅かに広くても許容される。また、建築現場においては、掘削範囲が運転者により微調整される場合が多い。本実施形態においては、掘削深さについて介入制御が実施され、掘削範囲については介入制御が実施されないので、制御装置50における制御の負担を低減しつつ、建築現場の要求に則した施工を実施することができる。   In a construction site, high accuracy is required for the excavation depth, but the accuracy required for the excavation range is often relatively low. For example, although the concrete thickness for the foundation of the building requires high accuracy, the concrete range is acceptable even if it is slightly wider than the range specified in the original design drawing. Moreover, in a construction site, the excavation range is often finely adjusted by the driver. In the present embodiment, intervention control is performed for the excavation depth, and intervention control is not performed for the excavation range. Therefore, the construction according to the requirements of the construction site is performed while reducing the control burden on the control device 50. be able to.

また、本実施形態においては、表示制御部55は、2次元設計データ及び作業機表示データを同一のグローバル座標系において同時に表示装置71に表示させる。そのため、油圧ショベル100の運転者は、掘削すべき掘削範囲と作業機1との相対位置を直感的に把握することができ、作業機1による掘削作業を円滑に実施することができる。   In the present embodiment, the display control unit 55 causes the display device 71 to simultaneously display the two-dimensional design data and the work implement display data in the same global coordinate system. Therefore, the driver of the excavator 100 can intuitively grasp the relative position between the excavation range to be excavated and the work implement 1 and can smoothly perform excavation work by the work implement 1.

また、本実施形態においては、2次元設計データは、施工範囲を規定するガイドデータであるガイドラインGLを含み、表示制御部55は、ガイドラインGLを表示装置71に表示させる。したがって、油圧ショベル100の運転者は、表示装置71に表示されたガイドラインGLを見ながら操作装置40を操作して、掘削すべき施工範囲にバケット11の刃先10を位置付けることができる。   In the present embodiment, the two-dimensional design data includes a guideline GL that is guide data for defining a construction range, and the display control unit 55 causes the display device 71 to display the guideline GL. Therefore, the driver of the excavator 100 can position the cutting edge 10 of the bucket 11 in the construction range to be excavated by operating the operating device 40 while viewing the guideline GL displayed on the display device 71.

第2実施形態.
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second embodiment.
A second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

本実施形態においては、上述の2次元設計データの作成(ステップS100)の変形例について説明する。   In the present embodiment, a modified example of the creation of the above-described two-dimensional design data (step S100) will be described.

上述の実施形態においては、ステップS100において、施工現場3000に設けられている4箇所の基準点を計測して、現場座標系とグローバル座標系とを関連付けることとした。   In the above-described embodiment, in step S100, the four reference points provided in the construction site 3000 are measured, and the site coordinate system and the global coordinate system are associated with each other.

建築現場においては、4箇所の基準点が設けられない場合がある。特に、狭い建築現場においては、4箇所の基準点が設けられない場合が多い。   In a construction site, there are cases where four reference points are not provided. In particular, in a narrow construction site, there are many cases where four reference points are not provided.

本実施形態においては、施工現場3000に基準点が無い場合、日本の平面直角座標系とジオイドファイルとに基づいて、現場座標系とグローバル座標系とを関連付ける処理について説明する。   In this embodiment, when there is no reference point in the construction site 3000, a process of associating the site coordinate system with the global coordinate system based on the Japanese plane rectangular coordinate system and the geoid file will be described.

平面直角座標系とは、日本国内を測量するために策定された平面直交座標系をいう。平面直角座標系は、予め定められている。平面直角座標系が示す平面直角座標系データは、緯度及び経度を示す。国土交通省から日本の平面直角座標系における原点を示す緯度及び経度が公開されている。日本国内において、原点は19箇所に存在する。   The plane Cartesian coordinate system is a plane Cartesian coordinate system established for surveying Japan. The plane rectangular coordinate system is determined in advance. The plane rectangular coordinate system data indicated by the plane rectangular coordinate system indicates latitude and longitude. The Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism has released the latitude and longitude that indicate the origin in Japan's plane Cartesian coordinate system. There are 19 origins in Japan.

ジオイドとは、地球上のある地点の重力の方向に直角な面のうち海上での平均水準面と一致するものをいう。ジオイドファイルは、予め定められている。ジオイドファイルが示すジオイドデータは、高度を示す。地磁気、地球の自転、及び地球の形状などの影響により、Zg軸方向における平面直角座標系の原点の位置がずれたり、緯度及び経度に応じてZg軸方向における位置の誤差が発生したり、GPS受信機のZg軸方向の検出データが誤差を含んだりする可能性がある。本実施形態において、作業機位置データ取得部52は、平面直角座標系データとジオイドデータとに基づいて、作業機位置検出器34から取得した作業機位置データを補正する。   A geoid is a surface that is perpendicular to the direction of gravity at a certain point on the earth and that matches the average level surface at sea. The geoid file is determined in advance. The geoid data indicated by the geoid file indicates altitude. Due to the influence of geomagnetism, rotation of the earth, and the shape of the earth, the position of the origin of the plane Cartesian coordinate system in the Zg-axis direction shifts, or an error in the position in the Zg-axis direction occurs according to latitude and longitude. There is a possibility that detection data in the Zg axis direction of the receiver includes an error. In the present embodiment, the work machine position data acquisition unit 52 corrects the work machine position data acquired from the work machine position detector 34 based on the planar rectangular coordinate system data and the geoid data.

図12は、本実施形態に係る2次元設計データの作成方法の一例を示すフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a method for creating two-dimensional design data according to the present embodiment.

国土交通省から公開されている19箇所の原点のうち施工現場3000に最も近い原点を示すデータが油圧ショベル100の制御装置50に入力される。作業機位置データ取得部53は、平面直角座標系データを取得する(ステップS110)。   Data indicating the origin closest to the construction site 3000 among the 19 origins disclosed by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism is input to the control device 50 of the excavator 100. The work machine position data acquisition unit 53 acquires planar rectangular coordinate system data (step S110).

ジオイドファイルが油圧ショベル100の制御装置50に入力される。作業機位置データ取得部53は、ジオイドファイルに含まれている複数の緯度及び経度のそれぞれについての複数のジオイドデータのうち、ステップS110で取得された平面直角座標系の原点の緯度及び経度についてのジオイドデータを取得する(ステップS120)。   The geoid file is input to the control device 50 of the excavator 100. The work machine position data acquisition unit 53 determines the latitude and longitude of the origin of the plane rectangular coordinate system acquired in step S110 out of the plurality of geoid data for each of the plurality of latitudes and longitudes included in the geoid file. Geoid data is acquired (step S120).

作業機位置データ取得部52は、作業機位置検出器34から作業機位置データを習得する。作業機位置データ取得部52は、ステップS110で取得した平面直角座標系データとステップS120で取得したジオイドデータとに基づいて、作業機位置検出器34から取得した作業機位置データのZg軸方向のデータを補正する(ステップS130)。   The work machine position data acquisition unit 52 acquires the work machine position data from the work machine position detector 34. The work implement position data acquisition unit 52 includes the ZG axis direction of the work implement position data acquired from the work implement position detector 34 based on the plane rectangular coordinate system data acquired in step S110 and the geoid data acquired in step S120. The data is corrected (step S130).

次に、現場座標系とグローバル座標系との関連付けが実施される。施工対象の設計図面に規定されている少なくとも2箇所の基準点に対応する施工対象の2箇所の基準点の位置が作業機1を使って検出される。運転者は、操作装置40を操作して、施工対象の2箇所の基準点のそれぞれにバケット11の刃先10を接触させる。これにより、グローバル座標系における施工対象の少なくとも2箇所の基準点の位置が作業機1を使って検出される。バケット11の刃先10を使って検出された施工対象の少なくとも2箇所の基準点の位置データは、作業機位置データ取得部52に取得される。施工対象の少なくとも2箇所の基準点の位置データは、サーバ2000に送信される。   Next, an association between the field coordinate system and the global coordinate system is performed. The position of two reference points of the construction target corresponding to at least two reference points defined in the design drawing of the construction target is detected using the work machine 1. The driver operates the operating device 40 to bring the blade edge 10 of the bucket 11 into contact with each of the two reference points to be constructed. Thereby, the positions of at least two reference points of the construction target in the global coordinate system are detected using the work machine 1. The position data of at least two reference points of the construction target detected using the blade edge 10 of the bucket 11 is acquired by the work machine position data acquisition unit 52. Position data of at least two reference points to be constructed is transmitted to the server 2000.

サーバ2000は、作業機1を使って検出された施工対象の少なくとも2箇所の基準点の位置と、施工対象の設計図面の少なくとも2箇所の基準点の位置とに基づいて、グローバル座標系と現場座標系とを関連付ける。サーバ2000は、作業機1を使って検出された施工対象の少なくとも2箇所の基準点の位置と、施工対象の設計図面の少なくとも2箇所の基準点の位置とが一致するように、2次元設計データの縮尺を調整する。これにより、グローバル座標系と関連付けられ縮尺が調整された、表示装置71に表示される2次元設計データが生成される(ステップS140)。   Based on the positions of at least two reference points of the construction target detected using the work machine 1 and the positions of at least two reference points of the design drawing of the construction target, the server 2000 uses the global coordinate system and the site. Associate with a coordinate system. The server 2000 has a two-dimensional design so that the positions of at least two reference points of the construction target detected using the work machine 1 coincide with the positions of at least two reference points of the design drawing of the construction target. Adjust the scale of the data. Thereby, the two-dimensional design data displayed on the display device 71, which is associated with the global coordinate system and whose scale is adjusted, is generated (step S140).

以上により、2次元設計データが作成される。作成された2次元設計データは、サーバ2000から油圧ショベル100にアップロードされる。以降の処理は、上述の実施形態で説明したステップS200からステップS700と同様である。   As described above, two-dimensional design data is created. The created two-dimensional design data is uploaded from the server 2000 to the excavator 100. Subsequent processing is the same as Step S200 to Step S700 described in the above embodiment.

その他の実施形態.
なお、上述の実施形態において、サーバ2000が油圧ショベル100の制御装置50の一部又は全部の機能を有してもよい。すなわち、サーバ2000が、車体位置データ取得部51、作業機位置データ取得部52、2次元設計データ取得部53、入力掘削深さデータ取得部54、表示制御部55、作業機制御部56、記憶部57、及び入出力部58の少なくとも一つを有してもよい。例えば、位置検出装置30で検出された車体位置データ及び作業機位置検出器34で検出された作業機位置データが通信回線5000を介してサーバ2000に供給され、サーバ2000に設けられている車体位置データ取得部51及び作業機位置データ取得部52が車体位置データ及び作業機位置データを取得してもよい。また、サーバ2000に設けられている表示制御部55が、2次元設計データ、インジケータ10D、及び目標掘削深さデータを含む表示データを生成し、通信回線5000を介して、生成した表示データを油圧ショベル100の表示装置71に送信してもよい。また、油圧ショベル100の入力装置72が運転者に操作されることにより生成された入力掘削深さデータが通信回線5000を介してサーバ2000に供給され、サーバ2000に設けられている入力掘削深さデータ取得部54が入力掘削深さデータを取得してもよい。また、サーバ2000に設けられている作業機制御部56が、入力掘削深さデータに基づいて作業機1を介入制御するための制御信号を生成し、通信回線5000を介して、生成した制御信号を油圧ショベル100の制御弁45に送信してもよい。
Other embodiments.
In the above-described embodiment, the server 2000 may have a part or all of the functions of the control device 50 of the excavator 100. That is, the server 2000 includes a vehicle body position data acquisition unit 51, a work machine position data acquisition unit 52, a two-dimensional design data acquisition unit 53, an input excavation depth data acquisition unit 54, a display control unit 55, a work machine control unit 56, and a storage. At least one of the unit 57 and the input / output unit 58 may be included. For example, the vehicle body position data detected by the position detection device 30 and the work machine position data detected by the work machine position detector 34 are supplied to the server 2000 via the communication line 5000, and the vehicle body position provided in the server 2000 is provided. The data acquisition unit 51 and the work machine position data acquisition unit 52 may acquire the vehicle body position data and the work machine position data. The display control unit 55 provided in the server 2000 generates display data including the two-dimensional design data, the indicator 10D, and the target excavation depth data, and the generated display data is hydraulically transmitted via the communication line 5000. You may transmit to the display apparatus 71 of the shovel 100. FIG. Further, the input excavation depth data generated by operating the input device 72 of the excavator 100 by the driver is supplied to the server 2000 via the communication line 5000, and the input excavation depth provided in the server 2000 is provided. The data acquisition unit 54 may acquire input excavation depth data. Further, the work machine control unit 56 provided in the server 2000 generates a control signal for performing intervention control of the work machine 1 based on the input excavation depth data, and the generated control signal via the communication line 5000. May be transmitted to the control valve 45 of the excavator 100.

なお、上述の実施形態においては、操作装置40がパイロット圧方式の操作装置であることとした。操作装置40は、電気方式でもよい。   In the above-described embodiment, the operating device 40 is a pilot pressure type operating device. The operating device 40 may be an electric system.

なお、上述の実施形態においては、操作装置40が油圧ショベル100に設けられることとした。操作装置40が油圧ショベル100から離れた遠隔地に設けられ、油圧ショベル100が遠隔操作されてもよい。作業機1が遠隔操作される場合、遠隔地に設けられた操作装置40から作業機1を操作するための制御信号が油圧ショベル100に無線送信される。   In the above-described embodiment, the operating device 40 is provided in the excavator 100. The operating device 40 may be provided in a remote place away from the excavator 100, and the excavator 100 may be remotely operated. When the work machine 1 is remotely operated, a control signal for operating the work machine 1 is wirelessly transmitted to the excavator 100 from an operation device 40 provided at a remote place.

なお、上述の実施形態においては、作業機械100が油圧ショベルであることとした。上述の実施形態で説明した施工管理システム1000は、ブルドーザ又はホイールローダのような、作業機を有する作業機械全般に適用可能である。   In the above-described embodiment, the work machine 100 is a hydraulic excavator. The construction management system 1000 described in the above embodiment is applicable to all work machines having a work machine such as a bulldozer or a wheel loader.

1 作業機、2 車体(上部旋回体)、3 走行装置(下部走行体)、4 運転室、4S 運転席、5 機械室、6 手すり、7 履帯、10 刃先、10D インジケータ、11 バケット、12 アーム、13 ブーム、14 バケットシリンダストロークセンサ、15 アームシリンダストロークセンサ、16 ブームシリンダストロークセンサ、20 油圧シリンダ、20A キャップ側油室、20B ロッド側油室、21 バケットシリンダ、22 アームシリンダ、23 ブームシリンダ、30 位置検出装置、31 車体位置検出器、31A GPSアンテナ、32 姿勢検出器、33 方位検出器、34 作業機位置検出器、40 操作装置、41 方向制御弁、42 メイン油圧ポンプ、43 パイロット圧ポンプ、44A,44B,44C 油路、45A,45B,45C 制御弁、46A,46B 圧力センサ、47A,47B 油路、48 シャトル弁、50 制御装置、51 車体位置データ取得部、52 作業機位置データ取得部、53 2次元設計データ取得部、54 入力深さデータ取得部、55 表示制御部、56 作業機制御部、57 記憶部、58 入出力部、71 表示装置、72 入力装置、100 油圧ショベル(作業機械)、200 制御システム、300 油圧システム、1000 施工管理システム、2000 サーバ、3000 施工現場、4000 施工会社、4100 情報端末、5000 通信回線、AX1 回転軸、AX2 回転軸、AX3 回転軸、FL 基準面、GL ガイドライン、L1 長さ、L2 長さ、L3 長さ、RX 旋回軸、α 傾斜角、β 傾斜角、γ 傾斜角。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work implement, 2 Car body (upper turning body), 3 traveling device (lower traveling body), 4 driver's room, 4S driver's seat, 5 machine room, 6 handrail, 7 crawler belt, 10 cutting edge, 10D indicator, 11 bucket, 12 arm , 13 Boom, 14 Bucket cylinder stroke sensor, 15 Arm cylinder stroke sensor, 16 Boom cylinder stroke sensor, 20 Hydraulic cylinder, 20A Cap side oil chamber, 20B Rod side oil chamber, 21 Bucket cylinder, 22 Arm cylinder, 23 Boom cylinder, 30 position detector, 31 vehicle body position detector, 31A GPS antenna, 32 attitude detector, 33 azimuth detector, 34 work implement position detector, 40 operation device, 41 directional control valve, 42 main hydraulic pump, 43 pilot pressure pump 44A, 44B, 44C Oil 45A, 45B, 45C Control valve, 46A, 46B Pressure sensor, 47A, 47B Oil passage, 48 Shuttle valve, 50 Control device, 51 Car body position data acquisition unit, 52 Work machine position data acquisition unit, 53 Two-dimensional design data acquisition Unit, 54 input depth data acquisition unit, 55 display control unit, 56 work machine control unit, 57 storage unit, 58 input / output unit, 71 display device, 72 input device, 100 hydraulic excavator (work machine), 200 control system, 300 hydraulic system, 1000 construction management system, 2000 server, 3000 construction site, 4000 construction company, 4100 information terminal, 5000 communication line, AX1 rotation axis, AX2 rotation axis, AX3 rotation axis, FL reference plane, GL guidelines, L1 length , L2 length, L3 length, RX swivel axis, α tilt angle, β tilt Angle, γ tilt angle.

Claims (8)

施工対象に規定された基準面と平行な2次元設計データと前記施工対象を掘削可能な作業機の少なくとも一部を示す作業機表示データとを表示装置に表示させる表示制御部と、
入力装置が操作されることにより生成された入力掘削深さデータを取得する入力掘削深さデータ取得部と、
前記入力掘削深さデータに基づいて、前記基準面と直交する前記施工対象の深さ方向についての前記作業機の移動を制御する制御信号を出力する作業機制御部と、
を備える施工管理システム。
A display controller that displays on a display device two-dimensional design data parallel to a reference plane defined for the construction target and work implement display data indicating at least a part of the work implement capable of excavating the construction target;
An input excavation depth data acquisition unit for acquiring input excavation depth data generated by operating the input device;
Based on the input excavation depth data, a work implement control unit that outputs a control signal for controlling the movement of the work implement in the depth direction of the construction target orthogonal to the reference plane;
Construction management system with
前記作業機は、操作装置の操作により前記基準面と平行な方向に移動する、
請求項1に記載の施工管理システム。
The working machine moves in a direction parallel to the reference plane by operating an operating device.
The construction management system according to claim 1.
前記作業機表示データは、前記作業機の刃先を示すインジケータを含み、
前記表示制御部は、前記2次元設計データ及び前記作業機表示データを同一座標系において同一縮尺で同時に前記表示装置に表示させる、
請求項1又は請求項2に記載の施工管理システム。
The work implement display data includes an indicator indicating a cutting edge of the work implement,
The display control unit simultaneously displays the two-dimensional design data and the work implement display data on the display device at the same scale in the same coordinate system;
The construction management system according to claim 1 or claim 2.
前記2次元設計データは、掘削範囲を規定するガイドデータを含む、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の施工管理システム。
The two-dimensional design data includes guide data that defines an excavation range.
The construction management system according to any one of claims 1 to 3.
前記表示制御部は、前記基準面からの目標掘削深さデータを前記表示装置に表示させる、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の施工管理システム。
The display control unit causes the display device to display target excavation depth data from the reference plane.
The construction management system according to any one of claims 1 to 4.
前記作業機の位置を示す作業機位置データを作業機位置検出器から取得する作業機位置データ取得部を備え、
前記作業機位置データ取得部は、予め定められている緯度及び経度を示す平面直角座標系データと高度を示すジオイドデータとに基づいて、前記作業機位置データを補正し、
前記作業機を使って検出された前記施工対象の少なくとも2箇所の基準点の位置と、前記施工対象の設計図面の少なくとも2箇所の基準点の位置とに基づいて、前記表示装置に表示される前記2次元設計データの縮尺を調整する、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の施工管理システム。
A work machine position data acquisition unit for acquiring work machine position data indicating the position of the work machine from a work machine position detector;
The work implement position data acquisition unit corrects the work implement position data based on plane rectangular coordinate system data indicating predetermined latitude and longitude and geoid data indicating altitude,
Displayed on the display device based on the positions of at least two reference points of the construction target detected using the work implement and the positions of at least two reference points of the design drawing of the construction target. Adjusting the scale of the two-dimensional design data;
The construction management system according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の施工管理システムを備える作業機械。   A work machine comprising the construction management system according to any one of claims 1 to 6. 施工対象に規定された基準面と平行な2次元設計データと前記施工対象を掘削可能な作業機の少なくとも一部を示す作業機表示データとを表示装置に表示させることと、
入力装置が操作されることにより生成された入力掘削深さデータを取得することと、
前記入力掘削深さデータに基づいて、前記基準面と直交する前記施工対象の深さ方向についての前記作業機の移動を制御する制御信号を出力することと、
を含む施工管理方法。
Displaying on the display device two-dimensional design data parallel to a reference plane defined for the construction object and work machine display data indicating at least a part of the work machine capable of excavating the construction object;
Obtaining input excavation depth data generated by operating the input device;
Based on the input excavation depth data, outputting a control signal for controlling the movement of the work implement in the depth direction of the construction target orthogonal to the reference plane;
Construction management method including
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